中國儲能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會聯(lián)合江蘇省電機工程學(xué)會、全國微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會、中國能源建設(shè)集團江蘇省電力設(shè)計院有限公司等單位聯(lián)合召開的“第三屆全國電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲能技術(shù)應(yīng)用高層研討會”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機構(gòu)等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會。
會議期間，太原理工大學(xué)電氣與動力工程學(xué)院院長韓肖清女士分享了主題報告《氫儲能及在山西發(fā)展前景》，以下是演講全文：
韓肖清：大家好，接下來是我來作報告，我的報告題目是《氫儲能系統(tǒng)及在山西部發(fā)展前景探討》。
主要從以下五個方面介紹，首先我們講一下氫儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。我們大家都知道氫的儲量非常豐富而且來源廣泛，是既環(huán)保又可持續(xù)發(fā)展的能源。氫能源作為燃料它的最終產(chǎn)物只有水，對環(huán)境沒有任何污染。而且氫可以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，三態(tài)長時間存儲，自耗非常小，同時它也適合長距離輸送。氫的能量密度應(yīng)該是非常高的，每千克是142兆焦，它的燃燒熱值也非常高。鑒于這樣的特點，氫作為未來能源形式的一種應(yīng)該是非常有前景的。
我們利用氫能的三個關(guān)鍵技術(shù)，我想應(yīng)該是如何得到氫？第二是如何儲存氫？第三如何應(yīng)用氫。
首先是電解水制氫的技術(shù)，比較常用的是堿性電解水技術(shù)，它是發(fā)展比較成熟的，但是它的效率不算高。現(xiàn)在還有聚合物膜電解水技術(shù)以及固體氧化物電解水技術(shù)，第三種還處于實驗室研究階段。
從我們目前的電解水制氫情況來看，它的操作壓力是在0.8到3兆帕，溫度是80到90攝氏度，制氫純度可以達到99.7%。整個過程我們現(xiàn)在需要解決的問題主要是降低電解過程的能耗，提高能源轉(zhuǎn)換效率。
我們從儲氫方面來看，有高壓氣態(tài)的儲存以及低溫液態(tài)儲存和固態(tài)儲存，另外還有利用有機物的吸附來進行儲存。我們現(xiàn)在常用的主要是高壓氣態(tài)，它主要的問題是我們必須把氫氣放在容器罐當(dāng)中，要求非常高，而且氫的特點就是重量非常輕，以至于我們一個氫氣罐其中氫的質(zhì)量只占整個重量的1%，在輸送氫的過程當(dāng)中有點劃不來。低溫液態(tài)氫就是在產(chǎn)生液態(tài)氫的過程當(dāng)中要耗能非常多，因為它是在零下200度的情況下把它液化的。而低溫液態(tài)氫現(xiàn)在主要用于我們航天的燃料，比如飛機燃料，是高質(zhì)量的氫。
固態(tài)氫、有機物液態(tài)氫是目前正在研究，也希望未來能夠成為主流的一種模式，而且我們也有專家提到我們氫未來能不能通過天然氣管道來進行傳輸，這樣的話我們就省掉了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。
再說氫的利用，現(xiàn)在比較多的主要是燃料電池，通過燃料電池發(fā)電來用氫。燃料電池主要問題是成本比較高，技術(shù)不是完全過關(guān)。因此我們綜合考慮，從制氫、儲氫到用氫這樣幾個環(huán)節(jié)，它的綜合效率如果我們用電解水制氫的話，綜合效率也就45%。因此我們說在火電廠如果我們配備氫儲能的話，從經(jīng)濟性和實用性角度來看都是不可行的。
如果我們考慮在負荷低谷時段或者新能源波動較強的時段，在網(wǎng)側(cè)、荷側(cè)配置氫儲能，可以在保證供電條件、供電質(zhì)量的情況下避免火電機組的頻繁啟停，這是它的一個應(yīng)用前景。
由于它的綜合效率不是太高，氫的來源從目前來看不只是電，我們可以來源于煤化工的副產(chǎn)品，同時我們的去向也不只是電，我們可以用于交通以及工業(yè)，還有能源互聯(lián)網(wǎng)，下面就來簡單的說一下氫能與能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系。
氫能從源、儲、運、荷方面的應(yīng)用場景。氫從上游來看在煤化工生產(chǎn)過程當(dāng)中副產(chǎn)品就是氫，這是主要來源。我們也可以通過可再生能源棄風(fēng)棄光來制氫，這也是一種。通過儲存、運輸?shù)搅擞脩?，我們剛才已?jīng)提到了，比如說有交通，比如說飛機、輪船，還有汽車，也可以用于工業(yè)能源，同時還可以作為分布式發(fā)電，例如燃料電池發(fā)電。
我這個圖把電力網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)、熱力網(wǎng)絡(luò)、氫氣網(wǎng)絡(luò)畫在一起，我們可以把我們綜合能源系統(tǒng)里面加入氫能源，這是一個非常好的構(gòu)想，而且在未來應(yīng)該是一個發(fā)展方向。下面簡單說一下國內(nèi)外氫儲能的典型案例。這個是德國的普倫子勞市的綜合發(fā)電廠，氫能可以通過電解水制氫然后儲存起來，和生物沼氣混合作為燃料發(fā)電，也可以作為供暖方式之一。
英國的柯克沃爾小鎮(zhèn)氫能生態(tài)社區(qū)，因為它是在海邊，把棄風(fēng)以及潮汐發(fā)電的電力來制氫，再通過燃料電池驅(qū)動汽車、船舶以及小鎮(zhèn)的供熱。
日本北海道，它也是用氫能作為綜合能源系統(tǒng)能源形式的一種。
李克強總理2018年參觀豐田工廠的時候，對我們國內(nèi)也有非常大的震動，它用的燃料電池，這樣的汽車在未來也是有非常廣闊的前景。
這里簡單列了一下國內(nèi)的氫能小鎮(zhèn)。在華南、華東、華北都有，山西大同現(xiàn)在希望把煤都變氫都，作為未來能源革命的主要方向。
再來看一下山西省氫儲能多視角發(fā)展前景的探討。這個圖說的是我們從2010年到2018國家的棄風(fēng)情況，最嚴(yán)重的是2016年，僅2016年棄風(fēng)電量造成的經(jīng)濟損失就達180億元，幾乎抵消掉當(dāng)年全年的風(fēng)電新增裝機的社會經(jīng)濟效益，也就是說棄風(fēng)在我們國家是非常嚴(yán)重的。我們知道在甘肅、新疆最高的時候可以達到45%的棄風(fēng)量。
山西是能源大省，煤炭電力大省。我們在2018年4月的時候我們總的裝機容量當(dāng)中清潔能源占比達到21.9%，同時棄風(fēng)在全國來講不算高。
這是我們山西的地圖，從北到南電網(wǎng)和新能源裝機的情況，重負荷區(qū)是在南部和中部，新能源的并網(wǎng)裝機大部分都是在北部，大同和忻朔地區(qū)。我們在2018年統(tǒng)計過全年最大風(fēng)光時刻用電負荷占比可以達到145.63%和122.98%，也就是說在北部的新能源的裝機是過剩的，它需要通過電網(wǎng)輸送到中部和南部。風(fēng)電/負荷比最高達到280%以上，解決新能源消納問題的合理方式就是采取儲能的方法，或者是綜合能源，能源互聯(lián)網(wǎng)的形式來解決。
再來看一下未來氫能發(fā)展的背景，第一，利用可再生能源發(fā)電來解決電解水制氫儲存，需要時作為氫燃料電池的燃料，既可以解決風(fēng)能發(fā)電的負荷平衡，又可以制得一定數(shù)量的氫能。第二，在電網(wǎng)無法消納新能源時，用棄置電能制氫與天然氣網(wǎng)絡(luò)或者氫網(wǎng)絡(luò)互動，實現(xiàn)能量平衡。江蘇鹽城周邊有一千多家風(fēng)電廠，目前所產(chǎn)生的電能無法并網(wǎng)，利用這些風(fēng)電所產(chǎn)生的電能，結(jié)合海水電解技術(shù)，所產(chǎn)生的氫氣成本可以達到兩塊錢每立方米，這個價格與汽油相比完全具有競爭力了。
山西是能源大省，今年5月29號國家能源改革委員會的會議上進一步確定了山西作為能源革命的試點省份，同時也給了很多的能源政策的支持，山西大同市是產(chǎn)煤的城市，現(xiàn)在大同的能源規(guī)劃就是要把煤都變?yōu)闅涠?，也出臺了相關(guān)政策來支持它的能源發(fā)展。
我們從目前發(fā)展來看，局限性分析首先就要說的是政策與市場問題。就目前氫能的產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建和相關(guān)成本而言，我們必須要有足夠力度的政策支持，否則的話是沒有辦法推廣的。因此我們說如何設(shè)計合理的儲能服務(wù)計量方法，按實際貢獻補償，激發(fā)氫能資源的市場積極性，這是我們下一步氫能發(fā)展必須要解決的問題。
同時我們還必須要解決制氫的成本問題，剛才也提到了制氫成本是非常高的，如何把成本降下來，我想隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來若干年應(yīng)該能夠很快解決這個問題。
我們現(xiàn)在從制氫來講，剛才講的是常規(guī)的電解水制氫，目前比較新的方法是光解水制氫，大同的李燦院士在這方面可能做的比較好，最近馬上要在大同落地一個光制氫的示范工程。
從儲氫環(huán)節(jié)來看，我們目前正在突破的技術(shù)是常溫常壓儲氫，如果能解決好常溫常壓儲氫的話，我們儲氫最主要的矛盾就是它的安全性問題和它的成本問題，就完全解決了，這是我們希望突破的技術(shù)。
再下來就是從用氫方面，氫燃料電池，現(xiàn)在雖然已經(jīng)得到一些應(yīng)用，但是還有一些技術(shù)的成熟度，還有它的成本仍然需要我們繼續(xù)攻克。
因此我們說從現(xiàn)在氫能作為工業(yè)能源和化工原料到未來燃料電池應(yīng)用、電網(wǎng)儲能和削峰填谷以及棄風(fēng)棄光制氫儲能，還有分布式發(fā)電以及分布式能源，加氫站改造與新建等等，如果我們想讓氫能得到大力的發(fā)展，我們需要解決的核心問題就是規(guī)模儲存與高覆蓋率的傳輸問題。
未來對于氫能的發(fā)展，如果我們把儲存和運輸問題解決好的話，分布式能源是氫能利用的一個非常好的未來的方向。
同時綜合能源，就是把電、氣、熱和氫組成一個綜合能源系統(tǒng)也是一個非常好的方向，需要挑戰(zhàn)的技術(shù)難點有規(guī)劃問題、控制問題以及協(xié)同優(yōu)化問題。
總結(jié)一下，山西省新能源裝機在不斷增加，新能源消納問題日益嚴(yán)峻，因此氫能可能會成為解決這一問題的重要方法。
同時氫能的制備與運輸是亟待解決的核心問題，是氫能規(guī)?；瘧?yīng)用的前提。
氫儲能具備作為大規(guī)模儲能性能優(yōu)勢，有望成為未來儲能的主要形式之一。
基于氫能和電能的全自治獨立的分布式能源系統(tǒng)可能成為未來能源互聯(lián)的主要形式之一。
