随着我国新能源装机规模不断扩大,双碳目标稳步推进,新能源电力的阵发性、波动性影响电网安全与稳定,因此,新能源配套储能应运而生,而在众多储能技术中,氢储能成为业界备受关注的潜力路线。
氢储能的广泛应用性
狭义上的氢储能指“电-氢-电”的双向互转,利用新能源大发时的富余电力制氢并存储,在用电高峰时,将制备的氢气通过燃料电池发电上网,完成“削峰填谷”,保障电网安全、稳定运行。
而广义上氢储能为“电-氢”的单向转化,即利用新能源电力制备气态、液态或固态的氢,并用于各类用氢场景中(如钢铁、建材、有色、化工等领域),实现能量的存储转化。
由于氢本身就是一种清洁能源,燃烧热值高且燃烧主要产物为水,无环境污染隐患;同时,氢气在工业生产、冶炼焊接、医学、能源运输、特殊材料处理等领域均有广泛应用,因此,“电-氢”单向转换的损耗较低,广义上的氢储能具备广泛的应用性。
氢储能的长时跨度
专家指出,碳中和社会,我们国家新能源电力在整个电力系统中占比将会达到70%左右,也就意味着70%左右的用电需要靠大量的光伏与风电来供应,而新能源电力“靠天吃饭”的特性极为考验整个电力系统的长时储能能力;加之气候变化,极端天气频发,长时段无风、无光的气候更加呼吁长时跨度的储能方式。
氢储能成为满足这一诉求的最优解,新能源冗余电力制氢后,可跨月度,跨季节进行存储,可随时发电上网调用,应对极端天气下新能源电力的区域波动。
制氢技术是关键
电能制备氢气目前主要以电解水为主,而电解水制氢技术中,ALK作为传统技术,发展时间最久,市场应用成熟,但过慢的响应速度使得这一技术路线适配波动的可再生能源能力较弱。
PEM技术的响应速度较快,且制氢纯度高,但PEM电解槽依赖贵金属如铂、铱作为催化剂,以及钛合金等高耐腐蚀材料,导致系统初始投资成本较高,目前在储能市场应用主要面临成本难题。
AEM作为第三种电解水制氢技术,无论是响应速度还是制氢效率均能满足储能需求,且该技术可采用非贵金属催化剂,整体成本较低,目前国内已有不同规格的AEM电解水制氢设备发布,市场前景广阔。
SOEC功耗较低,但由于运行原理限制,高温系统需要较长的加热和冷却周期,这降低了设备的响应速度和灵活性,且高温密封问题难以根本解决。因此该技术目前仍旧处于商业化早期阶段,高成本制约了其进入市场的步伐。
降本增效是趋势
氢储能是一个前瞻性领域,是当前社会能源变革的蓝海产业,而电解水制氢相较于传统制氢技术,目前市场化应用的最大障碍依旧是成本问题,随着新能源电价的逐步降低,制氢的成本压力来到了技术侧,更低的制氢成本,更高的制氢效率,将会是角逐氢储能市场的核心竞争力,因此,降本增效,成为不同阶段制氢技术路线的共同趋势。
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