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氢气“地位”再提升,加入发电大军,氢能发电渐成气候

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-10-25 09:53:47

日前,源网荷储集团氢储能调峰电站项目在克拉玛依正式启动。该项目为国内首个规模化氢储能调峰电站项目。

2023年5月25日,上海嘉定区安亭镇人民政府、嘉定氢能港、源网荷储新能源集团带队落地克拉玛依市氢储能调峰电站及上下游产业链,该项目总投资达350亿,坐落于克拉玛依市克拉玛依区、白碱滩区。今年7月,克拉玛依区氢储能调峰电站新型储能示范项目——绿电制氢获准备案,根据备案信息将配套10套制氢设备,总投资4亿,计划于2024年8月竣工。

氢气“地位”再提升,加入发电大军,氢能发电渐成气候

该项目以源网荷储新能源集团氢储能调峰电站项目为核心,带领七家氢储能调峰电站配套企业共同落地,打造克拉玛依中北亚氢能装备制造基地。本次落地项目有势加透博(上海)能源科技有限公司的空压机设备项目、鸾鸟电气(上海)有限公司的氢气引射循环总成项目、上海嘉裕氢鹏科技有限公司双极板项目、上海傲盈能源科技有限公司的膜电极、凯豪达(上海)氢能科技有限公司电解水制氢设备项目、上海汉翱新能源科技有限公司的燃料电池测试装备研发项目、诗帕科集团发电单元控制系统项目。

2023年7月8日,克拉玛依市氢能产业发展行动计划(2023—2025年)发布,计划里提到:克拉玛依将重点建设氢储能调峰电站一体化项目,利用克拉玛依现有发展基础,发展离网供电、绿电冶金,在条件成熟的区域建设“零碳示范区”。将加快氢能与本市数字经济结合,依托氢储能调峰电站一体化项目,推动“风光制氢+数据中心绿色电源”创新应用,探索以氢能为核心的分布式储能供电模式,打造全疆首个纯绿电零碳数据中心,推动本市数据中心绿色低碳发展在全疆走在前列。

已有多个氢能热电联供项目落地

氢能热电联供技术便于开展分布式布局,适合靠近用户的千瓦至兆瓦级分布式发电系统,被认为是燃料电池技术在非交通领域的重要应用之一。

燃料电池热电联供是指利用燃料电池发电技术实现向用户供给电能和热能的一种能源供给技术,能源综合利用效率一般高达90%以上。早在去年3月,国家发改委发布的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035)》中就提到,要“根据各地既有能源基础设施条件和经济承受能力,因地制宜布局氢燃料电池分布式热电联供设施,推动在社区、园区、矿区、港口等区域内开展氢能源综合利用示范。”

据《中国能源报》记者了解,目前已有多个氢燃料电池热电联供示范项目落地。去年7月6日,国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站在安徽六安投运,标志着我国首次实现兆瓦级“制氢—储氢—氢能发电”的全链条技术贯通。据了解,该示范站主要配备兆瓦级质子交换膜制氢系统、燃料电池发电系统和热电联供系统等,年制氢可达70余万标立方、氢发电73万千瓦时。所制氢气可在氢燃料电池车、氢能炼钢、绿氢化工等领域广泛应用,氢能发电可用于区域电网调峰需求。同年8月,陕西榆林科创新城零碳分布式智慧能源中心示范项目建成投用。项目利用榆林丰富的太阳能资源发电制氢,加上榆林氢能供应链生产的氢,通过氢燃料电池系统的化学反应,将氢能转化为电能和热能;为建筑供应日常用电、夏季制冷和冬季取暖。项目可再生能源综合利用率达100%、能源综合使用效率超过90%,实现零碳智慧供能。

除上述项目之外,三峡集团、中国华电、南方电网等也布局了氢燃料电池热电联供相关项目。

氢气“地位”再提升,加入发电大军,氢能发电渐成气候

在多位业内人士看来,目前我国氢燃料电池热电联供技术经济性待提升。据了解,氢燃料电池热电联供技术在欧洲和日韩发展较好。以日本为例,主要是户用氢燃料电池热电联供设备,以天然气作为原料,重整制氢后为家庭发电和供热。一旦电网出现间歇性的中断,氢燃料电池热电联供设备可作为备用电源,不影响居民生活。此外,日韩和欧洲电价相对较高,采用氢燃料电池热电联供路线是可行的。

中国电动汽车百人会低碳融合发展研究院执行院长张真向《中国能源报》记者介绍:“虽然氢燃料电池热电联供系统的综合转化效率能达到90%左右,但其中有一半转化为热,氢转化为电的效率也就50%左右,如果单看电这块的转化效率,实际上还是比较低的。”

氢能政策框架日益完善

伴随我国对氢能行业重视程度的不断提升,推动氢能产业发展提速被越来越多部门列入年度重点工作任务之中,政策体系日益完善。

早在2006年,“氢能及燃料电池技术”就被国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》列入先进能源技术的行列,行业创新能力得到重点加强,以推动行业实现跨越式发展。

其后,2007年5月发布的《高技术产业发展“十一五”规划》、2011年7月发布的《国家“十二五”科学和技术发展规划》、2016年8月发布的《“十三五”国家科技创新规划》等多份文件,均把氢能列为新能源的重要组成部分,明确提出要“积极发展氢能”。氢能行业的创新能力培养及氢能燃料电池在交通、通信等领域的应用推广等工作,得到国家越来越多的政策支持与引导。

伴随我国经济社会绿色转型的日益深化,氢能在我国能源转型中发挥的作用越来越重要。2019年3月的《政府工作报告》明确提出要“推动充电、加氢等设施建设”,这也是氢能首次被写入我国政府工作报告。2020年4月,《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》拟将氢能列入能源范畴。

2021年,《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》相继印发,碳达峰碳中和“1+N”政策体系日渐成型,国家重点研发计划中的“氢能技术”重点专项启动实施,为氢能等清洁能源发展提供了更为具体的路径和方向。同时,《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》的发布,正式启动燃料电池汽车示范应用工作。自此,从国家到地方,从技术研究到燃料电池、氢能多元利用,氢能产业“制—储—输—用”全产业链条全面获得更多政策支持。

据不完全统计,2021年,国家层面出台氢能相关政策近30项,发文机关包括国务院、国家发展改革委、国家能源局、工信部、财政部、科技部、交通运输部等十余个国家主管部门,无论是政策覆盖面还是支持力度,均远超往年。

2022年3月,我国首个氢能产业中长期规划——《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》由国家发展改革委正式发布。其中明确指出,氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。规划再次明确了氢能在我国能源绿色转型中的重要地位,并为行业发展提供制度与政策支持。

同年6月,国家发展改革委、国家能源局等九部门联合发布的《“十四五”可再生能源发展规划》要求,推动可再生能源规模化制氢利用,在可再生能源发电成本低、氢能储输用产业发展条件较好的地区推进可再生能源发电制氢产业化发展,推进化工、煤矿、交通等重点领域绿氢替代,为行业发展进一步指明方向。

2022年,在国家政策的指引下,与氢能产业发展相关的地方性规划井喷式出台。除两批燃料电池汽车示范城市群中成员,还出现了湖北、四川、重庆等非示范地区,山东青岛、山西吕梁、内蒙古伊金霍洛旗、江苏常熟等地更是出台了相关补贴政策,积极支持地方行业发展。

当前,从中央顶层设计到地方产业支持政策,从燃料电池示范应用到技术创新奖励激励措施,我国氢能政策框架体系日趋完善,政策措施不断丰富,覆盖领域持续扩大,为引导氢能产业健康发展构筑坚强制度保障。

海内外政策“力挺”氢能发电

燃料电池氢能发电主要部署国家和地区是欧盟、日本、韩国和美国。

韩国2019年提出的氢能路线图,计划2022年韩国国内氢能发电部署数量1GW,截至2022年实现部署879MW,比较接近当初的发展规划;

氢气“地位”再提升,加入发电大军,氢能发电渐成气候

日本,反观日本,2014年提出把日本打造成一个氢能社会,氢能应用领域涉及到方方面面,计划到2020年部署140万套的小型氢能发电系统,2020年底实际仅完成39万套,离最初提出的设想相距甚远,达成率不足27.9%。到2022年底,日本微型氢能发电系统的累计销量超过了48万台。日本是建筑微型热电联产燃料电池技术的全球领导者。(日本氢能发电部署功率仅囊括了1KW以下的ENE-FARM系统,更大功率的未计入);

美国走的是大型化的氢能发电路径,866个项目当中SOFC发电设备达到744个,占比86%,累计装机功率473MW,占比74.1%,剩余的部分是MCFC和PAFC。美国的PAFC和SOFC技术是韩国氢能发电技术的主要技术来源国, 韩国从2019年起超越美国,成为全球最大的氢能发电市场;

欧盟范围内提出了多个针对氢能发电的示范项目:Ene.field、PACE等,截至到2021年累计部署功率190MW。2018年之后,部署数量陡然增加,随后每年保持30-50MW增速。

欧美日韩大多数燃料电池使用天然气或液化石油气,通过重整器转化为氢气,供燃料电池产电供热。我们国家则另辟蹊径,已部署的超过12MW氢燃料电池发电几乎全是纯氢。

综上,我们国家氢能发电部署总量与欧美日韩还是有很大的距离。我们看到从去年开始起部署数量的迅速增多,同时国内参与氢能发电的企业也出现了几何倍的增长,会发现大多数企业是从氢能车辆换赛道进入氢能发电领域,他们具有更有优势的技术基础、供应链管理和产品成本优势。可以眼见的不久未来,国内的氢能发电市场会迎来高歌猛进,逐步缩小同欧美日韩的距离。