风电消纳新途径：制氢

电力18讯：    日前，国家能源局再发文推动北方七省区开展风电清洁供暖工作，以解决目前已有风电项目的弃风限电问题。然而，在业内人士看来，为更大程度缓解弃风限电问题，必须创新风电就近消纳的方式，除了风电供暖外，还要探索风电制氢等其他方式。

　　“一方面是加快外送通道建设，另一方面要鼓励创新多种途径的风电就近消纳，目前的几种风电就近消纳方式也都是探索阶段，没有哪一种是完全成熟的，所以，要鼓励多种方式并行。”一位曾参与风电规划的业内人士告诉记者。

　　探索消纳新途径

　　两个月前，位于张家口市沽源县的河北建投沽源风电制氢综合利用示范项目开工建设。该项目是河北省首个风电制氢示范项目，项目包括200兆瓦风力发电部分、10兆瓦电解水制氢系统以及氢气综合利用系统三个部分，将安装100台单机容量为2兆瓦的风电机组。

　　“项目建成后，可形成每年制氢1752万标准立方米的生产能力，不仅对提升坝上地区风电消纳能力具有重要意义，也将为张家口市探索出一条风电本地消纳的新途径。”河北建投项目相关负责人表示。

　　记者了解到，目前，张家口市风电装机容量超过650万千瓦，但并网外送能力只有170万千瓦左右。张家口正在积极尝试推进风电为北京清洁供暖、风电制氢等就近消纳方式。

　　河北建投方面称，通过与德国McPhy、Encon等公司进行技术合作，引进了德国风电制氢先进技术及设备。项目建成后，一部分氢气用于工业生产，降低工业制氢产业中煤炭、天然气等化石能源消耗量，另一部分将在氢能源动力汽车产业具备发展条件时，用于建设配套加氢站网络，支持河北省清洁能源动力汽车的发展。

　　目前，沽源风电制氢综合利用示范项目已经列入河北2015年重点建设项目。与此同时，风电制氢也已经列入2015年中央预算内投资战略性新兴产业（能源）专项项目。

　　需兼顾技术操作性和应用经济性

　　据介绍，氢能是目前所有能源系统中最清洁环保的能源形式，氢在燃烧后生成的产物是水。同时，氢气是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体。例如，生产清洁油品需要加氢精制，其氢气主要来源于炼厂干气制氢和煤制氢，为此都要排放二氧化碳。而利用大规模的风电进行电解水制氢，不仅可以减少化石能源消耗，降低污染物排放，提升电网消纳能力，也可以实现风电与煤化工、石油化工的多联产。

　　在中石化经济技术研究院高级工程师何铮看来，风电制氢多联产的方式，突破了煤化工二氧化碳排放的瓶颈，是风电、煤化工两个产业发展的突破与升级，与石化企业需求的绿色氢源也是互补双赢。

　　北京绿达源科技有限公司高级工程师郑尔历则认为，如果采用风电制氢的模式，风电场就不用建设并网设备，风电机组会大大简化，风能的利用率也可得到有效提高。

　　业内甚至有观点认为，风电制氢模式比风电并网模式的电能利用效率高3倍以上。也就是说，一台1兆瓦的风电机组在进行风电制氢模式时产生的真正有价值的能源大于或等于3台并网模式机组。

　　不过，有业内人士告诉记者，风电制氢模式是否具有生命力，一是看其技术大规模应用的可行性，二是看其最终应用的经济性。

　　据了解，虽然电解水制氢已是成熟技术，但产业化应用则涉及到规模化制氢、大容量储氢、长距离输氢、加氢站、氢能汽车技术标准等方方面面。目前国内的多项风电制氢研究也在同步跟进。记者从中节能集团了解到，由其牵头组织实施的风电直接制氢及燃料电池发电系统技术研究与示范项目将通过风电制氢储氢耦合技术、电解制氢等技术，示范建成风电耦合制储氢燃料电池发电柔性微网系统和风电制氢与燃料电池集成系统等两套系统。中船重工718研究所承担的宽功率波动高效电解制氢设备项目将风电技术与电解制氢技术有机结合，通过研究风电输出功率波动对电解制氢装量性能的影响，开发研究功率波动高效电解制氢设备，使电解制氢设备对风电输出功率波动的耐受度达到0-100%。

　　业内争议较大

　　而对于风电制氢的经济性问题，业内人士的观点分歧仍较大。

　　一位业内人士告诉记者，风电制氢初衷是为了通过就近消纳解决已有风电项目的弃风限电问题，但如果一些项目为制氢专门再建设风电场，其经济性是否划得来值得商榷。“而且这样做项目，会不会是本末倒置？”该人士质疑。

　　那么，即使是利用弃风风电制氢，衡量其经济性也要看距离氢应用市场的远近。“必须对每一种方案的经济性进行详细论证。”江苏省可再生能源行业协会的一位专家表示。

　　据介绍，如在风电场附近地区有氢气的工业需求，则在目前的氢气市场价格条件下，可以进行合适的风电制氢方案的详细可行性研究。如果风电场和工业应用的氢市场有一定的距离，则采用在氢市场端制氢、风电直供方式的经济性，优于在风电场端制氢再用管道或者专用车辆运输方式的经济性。而在没有合适的氢市场需求的情况下，将风电制氢接入天然气管网，需要多方面的优惠政策同时实施，才能使项目有经济性。

　　此外，业内有观点认为，煤化工、石化行业用氢量一般很大，用风电制氢不划算。按煤化工或石化行业一般需要10万立方米/时氢气规模来计算，每小时需耗电50万千瓦时，每年生产8000小时，一年需耗电40亿千瓦时，所需要的电量、要建设的风电机组很庞大。

　　不过，何铮认为，风电制氢的经济性要从多角度、整体性和长远利益来考量。目前，表面上看干气制氢成本要低于电解制氢，但考虑到风电价格进一步下降、风电制氢成本不会像干气随原油的价格而上涨，再加上干气集约化利用并带动液化气的集约化利用，风电制氢未来仍有广阔前景。