氢燃料电池或是“弃风”现象的潜在解决方案

2016-07-21 09:40:00

2016年5月19日,中共中央、国务院联合印发了《国家创新驱动发展战略纲要》,其中明确提出:“开发氢能、燃料电池等新一代能源技术”。

下面先来看看氢能是什么吧。

氢能即氢的化学能,指通过和氧气反应所产生的能量。氢是宇宙中分布最广泛的物质,构成了宇宙质量的75%。氢是一种燃烧热值高、二氧化碳零排放的二次能源,每千克氢气燃烧产生的热量,大约是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍,而燃烧产物是水而非二氧化碳,因此氢气是一种非常生态环保的清洁能源。工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等,但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量,因此在经济上是不可行的。

不过,这些情况已悄悄发生了一些改变。

近年来我国风电产业蓬勃发展,已经成为全球风电累计装机量最大的国家,但同时我国也发生了比较严重的弃风现象。国家能源局数据显示,2015年,我国弃风电量达到339亿千瓦时,同比增加213亿千瓦时,平均弃风率15%,同比增加7个百分点。面对着弃风难题,一个潜在的解决方案是,探索利用弃风电量电解生产氢气,支持我国发展氢燃料电池汽车等下游产业。

目前,我国河北省张家口市已经在风电制氢领域开始了大胆尝试。2015年4月,张家口市沽源风电制氢综合利用示范项目正式开工。该项目占地116亩,总投资20.3亿元,项目建成后将形成每年制氢1752万标准立方米的生产能力。

短期来看,我国风电制氢至少还面临着两大难题:一个是经济可行性,煤制氢生产1立方米氢气的成本不到1元,而风电制氢仅用电成本就达到了1.25元;另一个是水源保障,我国风力资源丰富的地区大多分布在内蒙古、新疆、甘肃等区域,水资源相对比较缺乏。但从长期来看,氢能利用,尤其是氢燃料电池汽车有着比较大的潜力,这为风电制氢提供了发展空间。

氢燃料电池利用氢的化学反应为汽车提供电能,与传统动力汽车及纯电动车相比,它的动力更可持续、能效更高。氢燃料电池汽车的排放物只有水,实现了零碳排放,能有效减少对环境的污染,充电时间也大大缩短。一直以来,氢燃料电池汽车被很多国家看作新能源汽车的主要技术路线之一。

日本是世界上最重视氢能和氢燃料电池汽车的国家,早在1980年就开始了各类燃料电池技术的研发。2014年4月,日本国会批准了《战略能源规划》,明确提出加快实现氢能社会的步伐,让氢能在二次能源中发挥中心作用。2014年12月15日,丰田首款氢燃料电池车Mirai就正式上市,赢得了市场的高度认可,本田、日产等企业也在积极推出自己的燃料电池车型,加氢站的建设也逐渐提速。2016年4月,日本发布新的氢能和燃料电池战略路线图,估计到2020年日本燃料电池车的销售可达到约4万辆,2025年达到约20万辆,2030年达到80万辆,加氢站也将从现在的80座增加到2020年的160座以及2025年的320座。美国、德国等国家也在积极推动本国的氢能与燃料电池计划。德勤咨询估计,到2025年,美国和欧洲的氢燃料电池车将分别达到85万辆、71万辆。

我国在氢能开发利用领域也具备了一定的基础,在制氢、储存氢等部分环节位居世界前列。例如,2016年5月30日联合国开发计划署在北京联合国大楼举办了“中国未来环保汽车技术展示”活动,全面介绍了高能效的氢燃料电池客车,我国自主研发的12米的纯电动汽车完全充电需5小时,而氢燃料电池完全充氢仅需10分钟。而且,我国氢燃料电池汽车的续航里程已经达到了600~700公里,与传统的燃油车非常接近。

在可再生能源弃电现象较为严峻的情况下,我国企业不妨化被动为主动,探索利用过剩电能生产氢气,为氢燃料电池汽车产业的发展创造有利条件。

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