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“绿氢”,中国能源格局的重塑者?

时间:  2019-12-31 10:26  来源:  文涛论道   作者:  网络转载

氢能目前成为一个热门的行业,被看成未来的能源。在氢气的获取方面,根据二氧化碳的排放量,氢可以分为灰氢、蓝氢、绿氢,其中,通过可再生能源制取、零碳排放的氢被称作“绿氢”,发展氢能就是为了实现能源的“去碳化”,而只有通过无碳能源生产的“绿色的氢”,才能实现这一目标。国际氢能协会副主席、清华大学教授毛宗强认为:“随着可再生能源成本的下降,具有价格竞争力的‘绿氢时代’将要到来。”

立足在以光伏、风电、水电等为代表的可再生能源制氢技术,由于成本的大幅度降低,生产出的“绿氢”将成为主流,绿氢将成为可再生能源的救星,依靠绿氢作为载体,其他可再生能源可以实现和现有能源系统的融合,同时绿氢自己也可以作为单独的能源使用。

2016年中国光伏行业协会做过测算,整个光伏系统的能耗,全部回收只需要1.17年。


图1 能量回收期的计算方法

综上所述,整个系统从生产到发电的耗电量,折合一块60片的310W组件需要374.07kWh,折合1.207kWh/W。1300小时进行计算,折合1W组件的年发电量为1.3kWh。

光伏电站的能量回收期为:1.207kWh ÷ 1.3 kWh/年 =0.93年

可见,目前光伏项目全系统的能量回收期已经在1年以内!即,光伏项目1年的所发电量,已经高于所有设备生产过程中的耗电量。

中国科学院大连化学物理研究所院士李灿也表达了类似的看法:认为只有做到“绿色氢能”,才能实现未来能源的可持续发展,他强调,如果氢能的大规模开发要依靠煤制氢、天然气制氢,就解决不了“绿色”的问题,同时,燃料电池也谈不上清洁技术,“只有从可再生能源出发进行氢能制备,整个链条才属于清洁技术。”

发展可再生能源制氢,也是解决可再生能源发展瓶颈的重要方向,通过“氢储能”的开发,可以有效应对太阳能光伏、风能发电的间歇性和消纳问题,与此同时,可再生能源也为氢能制备提供了充足的能量来源,我国可再生能源十分丰富,“每年仅弃风、弃光、弃水的电量就足以满足现在我们国家正在规划的燃料电池用氢的制备。”我国可再生能源资源开发潜力巨大,近年来,由于政策的不断发力和技术的快速提升,我国风电、光伏等新型能源发展迅速,正在成为世界可再生能源的“动力站”。

随着我国可再生能源在能源消费中占比的不断提升,上升的曲线   ,氢能的发展潜力也将日益凸显。

“由于可再生能源发电经济性的提高,下一个十年,中国将迎来光伏与风电大规模建设高峰,”毛宗强表示,到2050年,“风能”和“太阳能”将成为我国能源系统的绝对主力,可再生能源价格成本也将会继续大规模下降,由于可再生能源成本的不断下降,具有价格竞争力的“绿氢时代”也将随之到来。

同时氢能作为高载能、多用途、零排放的清洁能源,可实现非化石能源与化石能源的无缝衔接,电能与热能的灵活转换,是构成未来能源互联网的重要环节。


图2 氢循环与碳循环

氢能本身也是一种新能源,通过积极推动氢能参与国际贸易,也将改变我国能源的格局。今年6月14日,国际能源署(IEA)发布的《氢能的未来——抓住今天的机会》报告中指出,氢气未来将作为与天然气同等地位的能源物质参与国际贸易。绿氢将作为能源产品进入国际贸易将成为改变世界能源格局的一种趋势

绿氢贸易将对我国产生5方面的影响:一是改变中国能源版图;二是可再生能源发展将不再单一依靠电网,除了从电网输出,还可以从“氢网”输出;三是拯救可再生能源,不再有弃光、弃风、弃水;四是代替煤电成为电网基本负荷;五是氢的超大规模储运技术将提前实施。他表示,我国西部和东北地区都有丰富的可再生能源,通过“绿氢贸易”,西部可再生能源生产的氢气可以向欧洲输送,东部生产的氢气则可以向日韩出口,中部生产的氢气自用,“届时,我国能源版图将发生巨大的改变。”

以西北新疆为例有40亿度“弃风电”,可以制备出8亿立方的氢气。西南的云南的弃水电量达到290亿千瓦时,如果全部用于电解水制氢,即便以70kWh/kg的最高能耗水平计算,也可制备4.14亿公斤氢气,产生的经济效益在200亿元以上,东部的盐城有海上风电223亿千瓦时(310万kw,年发电300天)。

从高碳的煤电过渡到低碳的天然气发电,再到可再生能源(风电、光伏、生物质、地热等)发电,氢能在其中是个最佳载体,含碳能源通过变成氢实现零碳,可再生能源通过氢可以实现和现有的煤电系统结合使用,氢本身也可作为是一种单独的能源使用。而以上这些能源都是来自阳光,终极的能源不会是目前核电发电这种核裂变的形式,因为核裂变需要消耗铀和会有核污染。人类终极能源也许是核聚变产生的“人造太阳”,“国际聚变实验反应堆”项目正在进行之中,按照计划,这个装置将在2026年前实现对等离子体的稳定控制和10倍于输入能量的聚变能量输出。如果一切顺利,那么第一个商业示范反应堆将在2050年前建成。届时“人造太阳”就可以永驻地球之上造福人类了,人类将拥有永久的能源。
 



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