理想方案

資料顯示，氫儲能一般分為三種情況。首先是可再生能源電解水制氫；其次是電解制氫后，再用氫氣發(fā)電，包括燃料電池發(fā)電上網(wǎng)和氫燃料電池汽車等在交通領(lǐng)域的應(yīng)用；除此之外，是電解水生產(chǎn)的氫氣與二氧化碳合成甲醇進(jìn)行儲運(yùn)及應(yīng)用。也就是說，電解制氫是氫儲能產(chǎn)業(yè)鏈的源頭。

東北證券認(rèn)為，未來，氫能與可再生能源將進(jìn)行更深程度融合，形成的氫儲能應(yīng)用，將成為重要的應(yīng)用場景。

風(fēng)與光發(fā)電具有間歇性和波動性特征，如果將風(fēng)光發(fā)電直接供應(yīng)給終端用戶，會造成經(jīng)常性斷電或因電壓過大而燒斷電器。為解決上述問題，發(fā)電端利用大量電池組存儲電能，可以在風(fēng)光較弱時進(jìn)行補(bǔ)充發(fā)電，或選擇直接接入國家電網(wǎng)，利用智能電網(wǎng)分時消納不穩(wěn)定電力。但業(yè)內(nèi)專家指出，這兩種情況都存在成本高、技術(shù)難度大等弊端。

“對于風(fēng)力、光伏等不穩(wěn)定能源發(fā)電，氫儲能是一個非常理想的解決方案。電解水制氫可以根據(jù)電力系統(tǒng)需求，隨時調(diào)整氫氣產(chǎn)量，有效利用風(fēng)光發(fā)電過程中不可上網(wǎng)的、質(zhì)量較差的電力。”北京久安通氫能科技有限公司總經(jīng)理、教授級高級工程師張立芳表示，這一技術(shù)路徑經(jīng)過多次課題驗證，已被證明是合理且有效的。

“通過建設(shè)專門的制氫站，利用風(fēng)光發(fā)電形成一個微網(wǎng)用于制氫，由于棄風(fēng)棄電電費(fèi)不高，氫氣制取成本也會相應(yīng)降低。”張立芳認(rèn)為，現(xiàn)在很多電廠的風(fēng)光電被白白浪費(fèi)，一旦加以利用，將大有好處。

張立芳表示，從效率上來說，氫儲能的效率并非是所有儲能方式中最高的，但其未來發(fā)展?jié)摿薮?。在整個產(chǎn)業(yè)鏈中，如果將可再生能源與氫儲能相結(jié)合，利用可再生能源電解制氫并儲運(yùn)應(yīng)用，氫儲能將發(fā)揮出重要作用。

優(yōu)勢顯著

根據(jù)國際可再生能源機(jī)構(gòu)的測算，目前全球僅有4%的氫氣來自電解水制氫，其余均來自煤炭、天然氣以及石化領(lǐng)域。在我國富煤、貧油、少氣的能源結(jié)構(gòu)下，國內(nèi)煤制氫的占比超過60%，電解水制氫比例不到2%，可再生能源制氫未來發(fā)展空間巨大。

張立芳表示，相較于化石能源制氫方式，電解制氫的氫氣質(zhì)量非常高，更符合燃料電池應(yīng)用過程中的要求。雖然煤制氫等傳統(tǒng)方式制取的氫氣價格更加便宜，但在碳達(dá)峰、碳中和大背景下并不能持續(xù)。

“氫儲能與其它儲能方式相比有很大不同。首先，氫作為二次能源，可直接儲存，而電化學(xué)儲能，目前來看，直接儲電的能量密度還不夠高，對將來的應(yīng)有有一定限制；其次，電化學(xué)儲能效率低，同時也面臨安全性和單位能量成本高等問題，而燃料電池的重量功率密度可達(dá)400瓦/千克，體積功率密度達(dá)到4000瓦/千克，未來有望達(dá)到2000瓦/千克，高于鋰電池的150瓦/千克—200瓦/千克，其開放的系統(tǒng)儲能方式使續(xù)航里程更長。”

在張立芳看來，氫可以通過儲存運(yùn)輸，實現(xiàn)長時間、跨季節(jié)儲能，在交通、工業(yè)和可再生能源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用場景。他強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)階段，氫儲能在一些技術(shù)節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)一步優(yōu)化和提高，如在電解水制氫廠站建設(shè)中，考慮到發(fā)電量功率和電壓波動較大，去著力提高電解設(shè)備應(yīng)對電網(wǎng)電功率波動大的技術(shù)和控制策略水平。

共謀發(fā)展

雖然一些發(fā)電企業(yè)對氫儲能產(chǎn)業(yè)感興趣，卻有不少怎樣布局、能否回本、有沒有足夠的終端用戶等之類的顧慮。張立芳認(rèn)為，這些擔(dān)心沒有必要。目前全國氫氣的售價在60-80元/公斤，如果合理利用風(fēng)光棄電，保證電價便宜的基礎(chǔ)上，氫氣價格將更具競爭力，成本價能夠達(dá)到15-18元/公斤。隨著氫儲能的規(guī)?；瘧?yīng)用，成本下降會非常快，綠氫成本也會很快與煤制氫持平。

除了源頭制氫，東北證券指出，當(dāng)前氫儲能各環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)化程度均較低，規(guī)模化發(fā)展尚需時日。在制氫環(huán)節(jié)，目前電解水制氫的成本明顯高于傳統(tǒng)化石能源，未來電費(fèi)成本與設(shè)備投資均有較大的下降空間。在儲運(yùn)環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段氫氣的儲運(yùn)體系尚不成熟，輸氫管網(wǎng)、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施仍需大量投入。在應(yīng)用環(huán)節(jié)，綠氫或?qū)⒃诓糠謧鹘y(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域率先得到推廣，氫燃料電池則處于起步階段。

與此同時，張立芳指出，部署氫儲能的前期設(shè)備投入巨大，除了風(fēng)光發(fā)電設(shè)備和點(diǎn)解制氫設(shè)備，制取的氫氣還需儲存、升壓、運(yùn)輸，因此，短期來看，氫儲能的發(fā)展速度將慢于電化學(xué)儲能，后續(xù)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)程需要各環(huán)節(jié)共同進(jìn)步，完善基礎(chǔ)設(shè)施，降低成本。