氢储能:未来大规模储能的重要技术

联悦气体 2024-01-31 11:15:11

在国家 “碳达峰、碳中和”发展目标和构建以新能源为主体的新型电力系统的战略部署下,能源电力清洁低碳是未来发展的必然趋势。氢能作为一种低碳新能源、新原料,是实现能源转型的关键载体。氢储能是一种新型储能,有效补充电化学储能的不足,将在新型电力系统建设中发挥重要作用。

氢储能

氢储能是利用电力和氢能的互变性而发展起来的,其概念具有广义和狭义之分。

狭义的氢储能是基于“电—氢—电”的转换过程,主要包含电解槽、储氢罐和燃料电池等装置。利用低谷期富余的新能源电能进行电解水制氢,储存起来或供下游产业使用;在用电高峰期时,储存起来的氢能可利用燃料电池进行发电并入公共电网。

而广义的氢储能则强调“电—氢”单向转换,将电能转化为氢气以气态、液态或固态等形式存储,或者转化为甲醇和氨气等化学衍生物进行更安全地储存。

氢储能特点

氢能被认为是集中式可再生能源大规模、长周期储能的最佳途径,主要是因为氢储能与其他储能方式相比,具有以下4个方面的明显优势:

放电时间长,容量规模大:氢储能在放电时间(小时至季度)和容量规模(百吉瓦级别)上的优势比其他储能明显,如图所示;

各类储能在放电时间和容量性能的对比

规模经济性高:随着储能时间的增加,氢储能系统的边际价值下降,可负担的总成本也将下降,规模化储氢比储电的成本要低一个数量级;

储运灵活性大:氢能可根据实际需求采用长管拖车、管道输氢、天然气掺氢和液氨等多种不同的方式进行储运;

对生态环境友好:相较于抽水蓄能和压缩空气储能等其他大规模储能技术,氢储能不需要特定的地理条件且不会破环生态环境。

示范应用阶段

目前国内外氢储能的发展还处在示范应用阶段。国外在运营的氢储能设施已有9座,均分布在欧盟,其中最大的一处在德国,电解槽装机量为6,000kW。我国氢储能方面的研究起步较晚,目前已有几个氢储能项目正在建设或运行,如下图所示。

我国氢储能项目情况‍

2022年7月,兆瓦级氢能综合利用示范站在安徽六安正式投运。这是国内首座兆瓦级氢储能电站,利用1MW质子交换膜电解制氢和余热利用技术,实现电解制氢、储氢、售氢、氢能发电等功能。

未来重要储能方向

氢储能不受地域限制,具有大容量、存储时间长、不易衰减、以及使用灵活等特点,能有效补充其他储能的不足,助力新型电力系统的发展,或将成为大规模储能的重要技术方向。未来,随着氢储能的技术发展和规模化应用,氢储能的成本将大幅下降,对服务碳达峰碳中和,推动能源清洁低碳转型有深刻意义。

参考文章:

《氢储能在我国新型电力系统中的应用价值、挑战及展望》许传博

《氢储能吹响号角:看那些先行者》香橙会研究院

《氢储能技术特点和应用展望》陈蔼峻

《氢储能从0到1的突破 》高工氢电

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