为什么可再生能源先制氢再制电
因为直接用可再生能源发电导致电网的调峰压力非常大,巨大。弃风弃光弃水问题很严重。储能是提高电网调节能力的最佳手段之一。目前应用最多的是抽水蓄能,其次也有储热、电化学电池、压缩空气的各种技术路线。
本质上电制氢也是储能的一种。在电网下调峰能力不足的时候(即出现弃电的时候),将弃电部分用来制氢,或者在夜间负荷低的时候,用低价电制氢,在需要的时候,不管是发电还是直接燃烧,取用储存的能量。
用氢作为能源发电,两步过程中能量难免会有损失,但是其实仔细琢磨一下,还是可行的,主要是得采用廉价易得的电能来电解之制氢,像大规模的太阳能、风能都是很好的清洁能源。
提高电解制氢的效率后,能量从太阳能转移到氢能源里。由于氢气能量密度大,移动性好,不受天气影响,所以用氢气作为汽车的驱动能源还是很不错的选择,清洁环保。这其中最主要的还是得提高制氢的效率和氢转化为电和动力的效率。
可再生能源制氢的用处
可再生能源制氢有它的优势,采用了可再生能源,以风光水等等可再生能源为载体,以氢气作为一个二次能源的载体,在能源转型中可以和电力互为补充,以实现工业、建筑、电力、交通运输等产业互联。
目前广泛使用的氢源主来自化石燃料、电解水和化工副产氢。此外,生物质制氢、核能制氢和光催化制氢正在研究,还没达到工业化应用的水平。可再生能源制氢只能选择电解水制氢,化石燃料制氢和化工副产氢都是有碳排放的。
水电解制氢有上百年的历史了,是一个成熟的技术。目前水电解制氢的最大挑战是能耗,目前获得1标准立方氢气的综合电耗在5.2-6度,所以水电解制氢是所有制氢中成本最高的。由于电解水的主要成本由电价决定,所以电价是制约发展的主要因素。目前最好的办法是利用可再生能源的来制氢,把电网无法消纳的电来制氢,这样电的成本就很低,制得的氢气作为能源使用,整个过程没有碳排放。
第二个制约的因素是设备成本,大型水电解制氢设备的成本相对于其他方式也偏高。
第三个因素是设备大型化,目前能制造出来的单台最大为1000立方,应用于能源来说还是太小。设备大型化后可以降低设备制造成本。
其他的因素就是市场应用,水电解在氢气作为能源前只有用于特殊工业应用,没有市场支撑导致技术研发进步缓慢,单体制造成本下降困难。
水电解的优点是,技术成熟,工艺简单,气体纯度高,是目前唯一一种能与可再生能源衔接制氢方式。
电解水制氢一公斤需要56度电。
电解水制氢1公斤耗电约56度左右。所以水解制氢成本取决于电价。2.1公斤氢气的热值约当于33KWh(度)电,氢燃料电池电堆发电效率一般在40%~60%区间工作。
“电解水制氢需要消耗大量电能,目前电解水制氢每制取1公斤氢气要消耗56千瓦时的电,经济性问题较大,需要继续降低成本。”在李毅中看来,“灰氢”变“蓝氢”的关键是二氧化碳的捕集、储存还有利用,应抓紧研发攻关和产业化。
电的信息:
“氢源是最需要高质量保证供应的环节,应着力寻求降低可再生能源制氢的制造、使用成本,形成低成本、长寿命、成规模的水电解制氢流程,同时也希望国家和产业本身在政策法规、标准上,积极创造良好环境”。
薛贺来认为,对氢气的管理也亟待“松绑”,专门用于加氢站加注的氢气是否可以摘掉“危化品”的帽子,获得政策支持。
工业尾气中的氢回收提纯利用。李毅中说,若干工业尾气中含有一定数量的氢可供回收,氢气是石油化工的宝贵资源,用氢气来加氢精制、加氢炼化可以提高产品的质量和效率。
2、阳光电源
3、宝丰能源
4、晶科科技
5、大唐集团
6、亿利洁能
7、利用太阳能的制氢系统包括光解制氢、太阳能发电和电解水制氢。太阳能制氢发展近30~40年。太阳能制氢的研究主要集中在以下技术:热化学制氢、光电化学分解、光催化、人工光合作用和生物制氢。
8、在制氢方式中,化石燃料制氢占全球的90%以上。化石燃料制氢主要采用蒸汽转化和变压吸附相结合的方法生产高纯氢气。电能电解水制氢也占一定比例。太阳能制氢发展近30~40年。太阳能制氢的研究主要集中在以下技术:热化学制氢、光电化学分解、光催化、人工光合作用和生物制氢。
拓展资料:
1、早在2018年,隆基就开始关注和布局可再生能源电解制氢。近三年来,隆基与国内外知名科研机构和权威专家进行了深入的研发合作,在电解制氢设备、光伏制氢领域形成了技术积累。 2021年3月末,全资子公司隆基绿能创投与上海朱雀投资共同成立西安隆基氢能科技有限公司,开展氢能产业化布局。
2、逆变龙头太阳能是国内最早开展光伏制氢研究的光伏上市公司之一。公司表示,已成立专门的氢能事业部,并与中科院大连化学物理研究所在先进的PEM电解制氢技术、可再生能源与电解制氢一体化、氢能优化等方面开展深度合作。生产系统等
3、2019年以来,高端煤基新材料龙头企业宝丰能源启动制氢项目。 2020年4月,公司“太阳能电解水制氢、储能及综合应用示范项目”在宁夏宁东基地开工建设。该项目将涉及太阳能电解水制氢、氢储运、加氢站、氢能运输示范应用、与现代煤化工耦合生产高端化工新材料等多个领域。
4、2019年,晶科科技表示:“到2025年,‘光伏+储能’制氢系统技术的巨大进步将具有大规模应用的经济可行性”。为此,公司国内外布局:在国外,公司与空气产品签署2020年战略合作协议,双方在光伏新能源领域开展合作,将“制氢”与“绿色电力”结合起来。 ”;在中国,公司着力推进可再生能源制氢项目的实施。
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灰氢
灰氢,是通过化石燃料(例如石油、天然气、煤炭等)燃烧产生的氢气,在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前,市面上绝大多数氢气是灰氢,约占当今全球氢气产量的95%左右。
灰氢的生产成本较低,制氢技术较为简单,而且所需设备、占用场地都较少,生产规模偏小。
蓝氢
蓝氢,是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。虽然天然气也属于化石燃料,在生产蓝氢时也会产生温室气体,但由于使用了碳捕捉、利用与储存(CCUS)等先进技术,温室气体被捕获,减轻了对地球环境的影响,实现了低排放生产。
绿氢
绿氢,是通过使用再生能源(例如太阳能、风能、核能等)制造的氢气,例如通过可再生能源发电进行电解水制氢,在生产绿氢的过程中,完全没有碳排放。
绿氢是氢能利用的理想形态,但受到目前技术及制造成本的限制,绿氢实现大规模应用还需要时间。
氢能(Hydrogen Energy)是指氢和氧进行化学反应释放出的化学能,是一种清洁的二次能源,具有能量密度大、零污染、零碳排等优点,被誉为21世纪的“终极能源”。
氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,有助于解决能源危机、环境污染等问题,是人类的战略能源发展方向。
氢具有高挥发性、高能量,是能源载体和燃料,同时氢在工业生产中也有广泛应用。现在工业每年用氢量为5500亿立方米,氢气与其它物质一起用来制造氨水和化肥,同时也应用到汽油精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测及食品工业中。而液态氢可以作为火箭燃料。
氢能的主要优点有:
燃烧热值高,燃烧同等质量的氢产生的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源,演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。
近期,光伏行业龙头企业隆基股份进军氢能领域的消息一出就引爆资本市场,关于光伏制氢的探讨也日趋活跃。实际上,近两年已有不少企业非常看好并积极介入这一新兴领域。
1、隆基股份。隆基早在2018年就开始关注和布局可再生能源电解制氢,近三年来,与国内、海外知名科研机构、权威专家进行了深入的研发课题合作,在电解制氢装备、光伏制氢等领域形成了技术积累。2021年3月末,隆基股份通过全资子公司隆基绿能创投与上海朱雀投资合资成立西安隆基氢能科技有限公司,进行氢能产业化布局。
2、阳光电源。逆变器龙头阳光电源是国内开展光伏制氢研究最早的光伏上市公司之一。公司表示已经成立了专门的氢能事业部,并与中国科学院大连化学物理研究所在先进PEM电解制氢技术、可再生能源与电解制氢融合、制氢系统优化等方面展开深入合作。在具体光伏制氢项目方面:2019年7月,阳光电源在山西晋中榆社县签订了一个300MW光伏和50MW制氢综合示范项目;2019年9月,山西省屯留区200MW光伏发电项目(一期)开工暨二期500MW光伏制氢项目签约仪式。
3、宝丰能源。2019年起,高端煤基新材料领军企业宝丰能源开始启动制氢项目。2020年4月,该公司的“太阳能电解水制氢储能及综合应用示范项目”在宁夏宁东基地开工建设。该项目将涉及太阳能电解水制氢、氢气储运、加氢站、氢能交通示范应用、与现代煤化工耦合制高端化工新材料等多个领域。该项目总投资14亿元,合计年产氢气1.6亿标方/年,副产氧气0.8亿标方/年。预计将实现年销售收入6亿元,每年可减少煤炭资源消耗25.4万吨、减少二氧化碳排放约44.5万吨。当前一期项目正在推进中,是宁夏首个氢能产业项目,也是国内最大的一体化可再生能源制氢储能项目。
4、晶科科技。2019年,晶科科技就表示:“到2025年,“光伏+储能”制氢系统技术的极大进步,将具备大规模应用的经济可行性”。为此,公司国内国外两手布局:在国外,2020年与空气产品公司(AirProducts)签署了战略合作协议,双方在光伏新能源领域展开合作,将“制氢”与“绿电”结合;在国内,公司努力推进可再生能源制氢项目落地实施。
氢能属于可再生能源,氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,二次能源。工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等,但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。
可再生能源(英语:RenewableEnergy)为来自大自然的能源,例如太阳能、风力、潮汐能、地热能等,是取之不尽,用之不竭的能源,是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源,对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。