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“千人计划”专家周友:基于碳平衡的氢储能生态系统

北极星储能网  来源:北极星储能网    2018/4/4 10:47:21  我要投稿  

北极星储能网讯:为助力中国储能企业与国际接轨,同时致力于推动中国储能产业机制的建立,实现储能技术商业化,中关村储能产业技术联盟举办的“储能国际峰会暨展览会2018(ESIE2018)”于2018年4月2-4日在北京国家会议中心举行。

国家能源集团北京低碳清洁能源研究所,“千人计划”专家周友在2018年储能国际峰会上发表主题演讲,文字实录如下:

各位上午好,我的题目是基于碳平衡的氢储能生态系统。

首先,国家能源实际上是原来神华集团跟国电合并形成的综合性的能源企业,有四个方面国家第一,包括我们国家的煤电和风电都是世界第一的,现在定位我们想做一个清洁能源的供应商,煤的清洁利用包括跟新能源的耦合,我们也做技术方面的。我们想通过氢能为用户提供可靠性和性价比更高的方案。

今年2月份我们国家成立了氢能联盟,国家能源是理事长单位。我们的定位是上游的制氢和中游的制加氢站,我们会通过一定的方式通过下游电池技术的发展,最终我们希望提供一个系统的解决方案。下面我大概讲一下氢储能在生态系统里面的价值,首先从储能角度来讲,我们都知道氢储能是一种能量型储能,在大规模的能量存储方来讲,目前来讲我们讲P2G实际上是一个很重要的环节,而且目前可能是唯一的能够做季节性的储能分按,由于把能量跟传统意义上的物质耦合起来了,所以氢储能再一个系统里面所的时候,实际上考虑的是能源流和物质流的耦合,这是说生态系统。

氢储能本身跟碳循环关系很密切,它的技术路线实际上是可以跟自然界生态系统一样把碳循环耦合进来,这个意义上来讲,对于最终解决低碳的问题提供了非常好的技术路线。目前为止,我们讲二氧化碳把能做碳循环的方式里面,电化学是目前为止效率最高的,上面有四种不同的解决方案。我们有这么一个基本的战略,我们希望能够通过氢能把传统的化石能源发电和氢能源发电结合起来,电到燃气的转换其实还可以转成热,如果电能做P2G,实际上最终可以利用目前的架构来实现。尤其现在我们讲车的燃料电池,实际上像飞机或者这样的交通领域,实际上很长时间还是用油,如果油本身用绿色化工的方式产生,这个意义也是非常大的。

现在从研究角度来讲,我们讲讲怎么做能源生态系统,这是我们国家的合作项目,这个项目我们牵头,清华大学都按参与了及丹麦那边也有参与,这个系统主要解决电网、热网和气网的耦合问题,传统能源主要是研究能源流的转换,我们希望通过电网的传输和解决目前氢气长距离传输的问题。实际上是通过电网的传输把电传到需要用氢的地方,给电网付过路费就可以了,这个目前从研究角度来讲看这种方案是否可行。

从右边这个图可以看到,大部分人理解的氢储能是能量进能量出,实际上这个方案很多时候大家都会反对。如果通过碳平衡的按,这个技术路线实际上不光是水还可以用二氧化碳,可以通过一次合成、二次合成形成化学品,有两个出口,一个出口可以进入交通和建筑行业作为能量输出,还有一个可以形成化学品,这样的话,价值就一上面哪个好的多。从这个角度来讲,这样一个系统价值链就大大增加了。

我们能源生态系统现在研究主要的问题,现在对于高温燃料电池技术的反向使用,就是它的效率最高,理论效率可以到100%,实验室做的效率目前到90%没有问题。从材料体系,从建模的方法包括系统优化控制形成一个系统级的解决方案。下面我就说一下最新的研究进展,这是我们的实验平台,这就是给中南项目开发的一个能量物质联合循环的一个系统,研发和测试平台。这个实际上是一个高温电解,并且是可逆的,既可以做高温燃料电池反向都可以用的。再一个系统里面我们把氢储能做到了一个完整的能源系统,这个系统实际上就是有风光氢储热气水,就是说可以把碳循环做一个完整的循环,我们在这么一个实验平台上验证系统集成上哪一个子系统在里面的作用最重要,通过这个系统考察这个系统的经济性能。从控制角度来讲有三个层面,大家比较熟悉的可能是传统的智能电网多能互补,通过氢把碳循环加进来以后,这个系统本身更大。最外面这一层要采用模型驱动和数据驱动相结合的方法。

实际上由于这个系统的多元性,实际上控制平台在工业自动化产生意义上往前延伸了一步,我们采用的工业互联网平台,通过这个方式可以有机把模型数据和数据驱动相结合。

最后我讲一下未来的研究发展方向,这是我们目前做的另外一个国家重点研发项目也是我们牵头的,这边也跟韩老师的团队有很多合作,这个实际上是希望为中国未来的煤炭清洁化提供一个低碳的技术路线,实际深通过煤气化的方法跟后面的燃料电池相结合,前端采用了新能源发电的方法,通过电解二氧化碳和水,这个项目的指标是发电效率提高50%以上,这个技术路线如果跟新全没有任何问题,这个对未来中国做符合中国特色的能源结构是非常有意义的。

这是我们想象中未来从产业角度来讲,我们希望能够做的,就是说从短期来讲的话,我们现在通过主要是低温氢能的解决方案,先把氢的产业链建立起来。中长期我们希望将来加入高温的方法,最终把能源和化工耦合,前面讲的煤电,比如说水泥行业大的二氧化碳,通过捕捉的方法跟后面新能源制氢方法相结合,形成是一个绿色化氢。目前这几个业务都是国家能源目前在世界上都是排名第一的业务,我们希望通过氢能把它耦合起来。

谢谢大家!

以上发言未经嘉宾审核发布。

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