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氢燃料电池+新基建,如何实现混搭?

时间:  2020-05-08 13:38  来源:  铧德氢能   作者:  马明川

氢燃料电池和“新基建”是近期热门话题,一个是清洁能源的未来,一个现代化基础设施。世界主要国家相继制定氢能发展战略和政策,氢能在世界能源转型中的角色价值日益凸显。氢能的利用被视作与化石燃料清洁低碳利用、可再生能源规模化利用互相并行的一种可持续能源利用路径。氢燃料电池技术被认为是利用氢能解决未来能源危机的终极方案。“新基建”发力于科技端的基础设施建设,本质上是信息数字化的技术设施,支撑传统产业向网络化、数字化、智能化方向发展的信息技术设施。两个科技端的技术会擦出何种火花,且听小编娓娓道来。

氢燃料电池

根据世界氢能委员会的预测,到2050年全球终端能源需求的18%将来自氢能,氢能市场规模也将超过2.5万亿美元。氢能已经成为备受关注的新能源发展热点,美国、日本、欧盟、中国等国家和地区,以及一些传统能源公司都相继制定了氢能产业发展战略和政策,越来越多的汽车、金融公司也涉足氢能相关业务,已形成多产业协同创新发展的新格局。

氢燃料电池按照应用可划分为三种类型:便携式燃料电池、固定式燃料电池和移动式燃料电池。便携式燃料电池因其功率小便于携带,广泛应用在单兵作战装备,对各种充电电池进行野外充电。固定式燃料电池涵盖固定领域运行的主电源、备用电源和热电联产的任何应用,包括:零售、办公楼、酒店、政府、数据中心、通讯基站、家庭和别墅。移动式燃料电池应用范围也相当广泛,包括在汽车、飞机、轮船、潜艇、火车、作业机械以及特种车辆。

新基建

“新基建”是新型基础设施建设的简称,是基础设施建设中的一个相对概念。新基建相对应的是旧基建,旧基建主要指的是公路、铁路、机场、港口、水利设施等建设项目,也被俗称“铁公基”,它们在我国经济发展过程中发挥了重要的基础作用。在新的社会发展条件下,以“铁公基”为代表的传统基础设施建设已经无法满足要求。于是,新型基础设施建设的概念应运而生。

2020年3月,中央政治局召开的经济会议上,强调要加快推进国家规划已明确的重大工程和基础设施建设,即科技端的基础设施建设的“新基建”,包括5G基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等七大“新基建”板块。其中,5G基建是新基建中最基本的模块。


 

氢燃料电池+5G:能源方案创新

2019年6月6日,工信部正式发放5G商用牌照,标着中国正式进入5G时代。2020年至2022年是5G建设的投资高峰期。机构预测随着5G标准的完善和SA独立组网技术的成熟,5G建设将逐步提速,2020 年全年建设基站数量或突破70万,并且在2021年和2022年继续明显增长;同时,政府层面有望继续出台一系列支持5G建设的优惠政策,包括资金支持、建设支持和用电支持。

5G比4G带宽大、网速快,随之而来的是,基站数量和用电量增多。数据显示,5G基站建设密度是4G基站的1.5-5倍之间,5G基站耗电量也是4G基站的4倍左右。

2018年中国铁塔宣布停止采购铅酸电池作为备用电源。2019年中国铁塔子公司铁塔能源有限公司将铁塔站址资源与能源服务相结合,重点解决5G耗电高的情况,联合能源企业推动5G能源方案创新,加快形成新型标准,减少电力扩容,提高建设效率。氢燃料电池按照功能领域划分,可以分为分布式能源、备用电源、通讯基站以及固定电站,多领域的应用说明其可利用的普遍性。氢燃料电池可以依照设计要求,成为5G基站主电源和备用电源,解决高能耗、电力扩容、噪音污染、环境污染等问题,实现新能源与5G基站的能源解决方案创新。因此,随之5G基站建设,氢燃料电池与5G可以完美结合起来。

氢燃料电池+充电桩:最具潜力组合

据工信部数据显示,未来10年,我国将存在6300万个充电桩建设的缺口,预计将形成万亿级充电桩基础设施建设市场。另据中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布的数据获悉,截至2020年1月,全国公共类充电设施保有量53.1万台,建设安装私人充电桩71.19万台。随着新能源汽车的普及,如何保障新能源汽车充电成为大众共同关心的话题。

广阔的充电桩市场对于能源需求的增长为氢燃料电池提供了新的机遇。氢燃料电池反过来提供充电桩一种“氢+光+储+充”完美能源解决方案。“氢燃料电池+光伏+储能+充电桩”的“储”有两层含义,其一储存电量-Power to Power,把光伏冗余的电量储存起来;其二储存氢气-Power toGas,光伏产生的电力进行电解水制氢,把氢气储存起来。充电桩的电力来自三个方面:一方面光伏产生的电并入电网供充电桩充电;一方面把电解水的“氢气”释放出来,氢燃料电池发电并入电网供充电桩充电;一方面,电网的电力直供充电桩。“氢燃料电池+光伏+储能+充电桩”形成一个多元互补能源发电微电网系统,可以实现自发自用,余电和氢气存储,最大限度利用峰谷电价。此外,可有效平抑对配电网的负荷冲击,降低充电站配电线路成本,产生良好的社会经济效益。氢燃料电池与光伏、储能、充电桩的应用场景结合,一方面帮助光伏在应用过程中解决一部分发电冗余和并网问题,一部分发挥组合优势,带动氢燃料电池、光伏、储能、充电桩多向发展。

氢燃料电池+大数据中心:应用前景广阔

数字经济的发展,离不开5G、大数据、人工智能、云计算等新技术的支撑,也将持续驱动数据流量需求提升,进而对大数据中心形成强劲的需求动力。

大数据中心,可以说是海量信息时代的诺亚方舟。新兴产业的未来发展将大量依赖数据资源,从国家政务到各大行业,建立大数据中心将有助于促进行业转型和实现企业上云。然而,支持大数据中心运转的背后是一台台高耗能的机器。

2018年,全国的数据中心用电量为1,608.89亿千瓦时,占中国全社会用电量的2.35%。2019年,绿色和平与华北电力大学联合发布《点亮绿色云端:中国数据中心能耗与可再生能源使用潜力研究》报告,预计全国数据中心的总机架数将在2022年突破400万。同时,随着机架数的快速增长,全国数据中心总能耗也将在2020年至2021年间突破2000亿千瓦时,在2023年突破2500亿千瓦时。如何利用清洁能源,降低高密度数据中心的高能耗水平,也随着“大数据中心”的再次被搬上台面成为重点关注对象。

随着欧美日韩等发达国家构建的清洁低碳、高效节能的能源体系,氢燃料电池等清洁能源广泛应用各行各业。其中,在大数据中心建设方面,大数据中心运营商,为了满足其绿色能源的目标,通过采购科再生能源证书(RECs)或签署电力购买协议(PPA)将其新的可再生能源并入电网,如谷歌、微软、亚马逊、Facebook或雅虎公司等声称其数据中心采用100%可再生能源,大数据中心运营商纷纷将氢燃料电池等清洁能源用做主要电源之一。

研究发现,2018年中国数据中心行业可再生能源电力使用量占比仅为23%,低于可再生能源在中国全社会电力消费量的占比26.5%。业内也期待,腾讯、阿里巴巴、百度以及万国数据等行业领军企业能带领中国科技行业在绿色电力采购领域实现跨,实现数据中心行业用电的清洁低碳化。

2020年3月中央政府定调的“新基建”,全国各地已经相继部署新基建推进项目。2016年起持续热度的氢能,在国家、省级和市级密集出台各类氢能政策和补贴下,得到一个快速发展。相信接下来氢燃料电池技术+新基建的混搭,会是能源和基础建设搭配的新典范。
 



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