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岳建华:利用可再生能源电解水制氢实现大规模储能与氢能综合利用

北极星输配电网  来源:《电气技术》杂志    2015/8/10 13:05:19  我要投稿  

3.措施与对策

1)大力推进先进、高效、低成本的可再生能源发电技术

C7太阳能光伏发电技术:内蒙古呼和浩特市赛罕区2MW示范项目2015年已投产;武川县50MW示范项目预计2015年上半年投产。《新闻联播》及《每日经济新闻》都对中环公司的C7聚焦光伏系统进行了报道。其中重点提到“C7系统换效率达到22%以上,上网电价成本有望降到0.40元/度以下”。

垂直轴风力发电技术:某大型垂直轴风力发电机,通过在气动性能、传动方式、结构设计、材料选择和制动模式方面的研发和改进,使得该系统的发电成本最低可降至0.30元/度。

联讯光热发电技术:目前中国科技开发院光热发电解决方案中提出,未来能实现将发电成本降低至0.30-0.50元/度。

1.5MW的先进压缩空气储能系统:2013年7月25日,1.5MW的先进压缩空气储能系统通过了中科院验收会、2014年3月31日通过鉴定会评审。“建成国际首套1.5MW级超临界压缩空气储能系统的集成实验系统,并完成800多小时试验运行和性能测试,系统储能效率达到52.1%”。

10MW压缩空气储能系统:2014年5月8日,中科双良储能技术(北京)有限公司成立,10MW超临界压缩空气储能系统研制启动。

2)风光储互补的集群式微电网技术

内蒙某地区智能微电网建设设想:规划目标年度为2020年,装机总规模253.5万千瓦,其中:风电规模182万千瓦,光伏56.5万千瓦,光热15万千瓦,配套储能设施16万千瓦。

集群与主网电量交换频次结论:根据建模仿真分析数据结果,对集群与主网电力平衡分析,进一步研究集群运行与主网运行电力交换情况。规划区域内(除阿巴嘎旗集群外)其他各集群与主网电量交换比例均控制在25%以内,六区域集群联网运行后向主网电量送电比例为8.92%,接受电量比例为10.18%。可再生能源电源与用电负荷电力平衡结果较好。

集群与主网交换电量结论:据建模仿真分析数据结果,各集群与主网电量交换频次均能控制在630次以下,六区域联网运行后的交换频次控制在663次。日均出现交换次数为3.6次以下。每个频次的交换中均持续在20分钟以上。集群与主网交换频次较为合理。

以风、光(光伏和光热)、储构成的七个集群式微网系统,设备选型要求技术先进,高效,价格低廉,五到十年或稍长一点的时间内,即可做到少拿或不拿国家补贴。上网电价接近燃煤发电机组或更具竞争力。

七个风光储互补的集群式智能微电网系统,组成一个大型的风、光、储互补的电站群。从电网角度来看,由于增加了储能系统和智能微网系统,把一个间歇、不连续、不可调控、不稳定系统基本变成一个相对稳定可调控的发电系统,可近似看做常规发电系统(火力发电系统)。

3)先进电解水制氢及其他相关技术

先进的电解水制氢技术特点:采用国际领先的微纳米非晶合金和金属氧化物的催化剂技术,制备独有的催化电极,大大降低析氢析氧过电位;采用独有的先进隔膜材料和零极距的结构设计,进一步降低结构欧姆电压。

电解槽直流能耗对比:先进的电解水设备的电解槽直流能耗3.8~4.0千瓦时每标方氢气;传统电解水制氢设备的电解槽的直流电耗4.4~4.8千瓦时每标方氢气。

先进电解水制氢系统整体能耗<4.4度,依据即将实施的《电解水制氢系统能效限定值及能效等级》,能效等级为1级,达到的先进水平。

二、氢能发展的机遇

1.氢能的特点

氢气比空气轻1/14,氢气泄漏于空气中会自动逃离地面,不会形成聚集。

1kg氢气的热值为142.32MJ(1m³氢气的热值为12.666MJ), 每千克氢燃烧后的热量约为汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。

氢氧火焰温度高达2800度,高于常规液气。无味无毒,燃烧产物仅为水,不污染环境。

氢气是活性气体催化剂,可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体,液体、气体燃料,加速反应过程,促进完全燃烧,达到提高火焰温度、节能减排之功效。在汽油中加入4% 的氢气,就可使内燃机节油40%。

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。

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