隨著我國新能源裝機規模不斷擴大,雙碳目標穩步推進,新能源電力的陣發性、波動性影響電網安全與穩定,因此,新能源配套儲能應運而生,而在眾多儲能技術中,氫儲能成為業界備受關注的潛力路線。
氫儲能的廣泛應用性
狹義上的氫儲能指“電-氫-電”的雙向互轉,利用新能源大發時的富余電力制氫并存儲,在用電高峰時,將制備的氫氣通過燃料電池發電上網,完成“削峰填谷”,保障電網安全、穩定運行。
而廣義上氫儲能為“電-氫”的單向轉化,即利用新能源電力制備氣態、液態或固態的氫,并用于各類用氫場景中(如鋼鐵、建材、有色、化工等領域),實現能量的存儲轉化。
由于氫本身就是一種清潔能源,燃燒熱值高且燃燒主要產物為水,無環境污染隱患;同時,氫氣在工業生產、冶煉焊接、醫學、能源運輸、特殊材料處理等領域均有廣泛應用,因此,“電-氫”單向轉換的損耗較低,廣義上的氫儲能具備廣泛的應用性。
氫儲能的長時跨度
專家指出,碳中和社會,我們國家新能源電力在整個電力系統中占比將會達到70%左右,也就意味著70%左右的用電需要靠大量的光伏與風電來供應,而新能源電力“靠天吃飯”的特性極為考驗整個電力系統的長時儲能能力;加之氣候變化,極端天氣頻發,長時段無風、無光的氣候更加呼吁長時跨度的儲能方式。
氫儲能成為滿足這一訴求的最優解,新能源冗余電力制氫后,可跨月度,跨季節進行存儲,可隨時發電上網調用,應對極端天氣下新能源電力的區域波動。
制氫技術是關鍵
電能制備氫氣目前主要以電解水為主,而電解水制氫技術中,ALK作為傳統技術,發展時間最久,市場應用成熟,但過慢的響應速度使得這一技術路線適配波動的可再生能源能力較弱。
PEM技術的響應速度較快,且制氫純度高,但PEM電解槽依賴貴金屬如鉑、銥作為催化劑,以及鈦合金等高耐腐蝕材料,導致系統初始投資成本較高,目前在儲能市場應用主要面臨成本難題。
AEM作為第三種電解水制氫技術,無論是響應速度還是制氫效率均能滿足儲能需求,且該技術可采用非貴金屬催化劑,整體成本較低,目前國內已有不同規格的AEM電解水制氫設備發布,市場前景廣闊。
SOEC功耗較低,但由于運行原理限制,高溫系統需要較長的加熱和冷卻周期,這降低了設備的響應速度和靈活性,且高溫密封問題難以根本解決。因此該技術目前仍舊處于商業化早期階段,高成本制約了其進入市場的步伐。
降本增效是趨勢
氫儲能是一個前瞻性領域,是當前社會能源變革的藍海產業,而電解水制氫相較于傳統制氫技術,目前市場化應用的最大障礙依舊是成本問題,隨著新能源電價的逐步降低,制氫的成本壓力來到了技術側,更低的制氫成本,更高的制氫效率,將會是角逐氫儲能市場的核心競爭力,因此,降本增效,成為不同階段制氫技術路線的共同趨勢。
審核編輯 黃宇
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