4月19日，在2021中國高比例風(fēng)光新能源電力發(fā)展研討會上，中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計院有限公司高級工程師田江南，以《風(fēng)光耦合制氫項(xiàng)目設(shè)計挑戰(zhàn)與解決方案》為主題進(jìn)行了演講。


田江南講到，隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的確定，氫能上升到一個新的高度。因此，氫與風(fēng)光耦合自然而然成為一個新的課題?，F(xiàn)今，包括央企在內(nèi)的很多企業(yè)都在進(jìn)行新能源制氫的嘗試，據(jù)不完全統(tǒng)計，正在進(jìn)行和完成的制氫項(xiàng)目超50個。

對于氫成為熱點(diǎn)的原因，田江南分析與氫的特點(diǎn)相關(guān)。氫，完全脫碳，在燃燒的過程中沒有碳排放，同時其相較于石油、天然氣等燃料，擁有最高的熱值。

之所以選擇電解水制氫，田江南分析是因?yàn)樗鳛榭稍偕Y源，在地球上豐富存在，并且氫在燃燒后生成水，水通過蒸發(fā)、降水形成了可循環(huán)的方式。作為電解水重要組成部分——電，其可以通過風(fēng)、光等可再生能源實(shí)現(xiàn)。

田江南全面對比了電解堿水制氫、質(zhì)子交換膜（PEM）制氫、SOEC制氫。

堿水制氫具備簡單、技術(shù)成熟、可靠性高、能在常溫常壓下運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)則是制氫效率低、能耗大、存在滲堿環(huán)境污染問題。同時，占地大、響應(yīng)慢 ，其電解效率為62-82%。

PEM制氫優(yōu)點(diǎn)則是生命周期長、穩(wěn)定性好、槽腐蝕性小、電解效率高、系統(tǒng)簡化、裝置結(jié)構(gòu)緊湊、產(chǎn)氫純度高 ，缺點(diǎn)則是成本高、價格昂貴、膜電極組件上的電催化劑易被金屬離子毒化。電解效率為70-85%。

SOEC制氫優(yōu)點(diǎn)是電解效率高，可達(dá)90％以上，缺點(diǎn)則是工作溫度要求高（600~1000℃），關(guān)鍵材料在高溫下易老化。

田江南從設(shè)備價格、設(shè)備壽命、功率波動范圍、啟動速度等方面對國產(chǎn)堿性電解槽制氫設(shè)備與進(jìn)口PEM質(zhì)子膜制氫設(shè)備進(jìn)行了對比。

價格方面，國產(chǎn)堿性電解槽制氫約1萬元人民幣/Nm³ ，進(jìn)口PEM質(zhì)子膜制氫設(shè)備約1萬美元(歐元)/Nm³ ，國產(chǎn)設(shè)備在此方面具有明顯優(yōu)勢。

設(shè)備壽命方面，進(jìn)口設(shè)備具有運(yùn)行維護(hù)周期長的優(yōu)勢。數(shù)據(jù)顯示：PEM電解槽設(shè)計壽命30年，大修周期10年，不需要更換電解槽。國產(chǎn)堿性電解槽電解槽壽命為10年，需更換電解槽，大修周期3-5年。

功率波動范圍方面，進(jìn)口PEM設(shè)備出力大小調(diào)節(jié)范圍更大，為5-115%可調(diào)，現(xiàn)今已有企業(yè)將此范圍擴(kuò)大到0-160%，國產(chǎn)堿性電解槽制氫設(shè)備功率波動范圍則為20-110%可調(diào) 。進(jìn)口PEM設(shè)備更加有利于不穩(wěn)定電源供電情況下制氫。

啟動速度方面，進(jìn)口PEM設(shè)備優(yōu)勢明顯。其冷態(tài)啟動20min，熱啟動20s ，亦有毫秒級的說法。國產(chǎn)堿性電解槽制氫設(shè)備冷態(tài)啟動2-3h，熱啟動15 min。

正是如此，田江南認(rèn)為，PEM相對而言更適合和新能源制氫一起耦合，特別是在離網(wǎng)狀態(tài)。

在運(yùn)行模式方面，田江南介紹主要有并網(wǎng)不上網(wǎng)、離網(wǎng)、離網(wǎng)+儲能、發(fā)電上網(wǎng)余電制氫等。具體方式的選擇，主要取決于業(yè)主要求和地方政策。由于電解槽需要穩(wěn)定電流，從電解槽友好、安全的角度來出發(fā)，田江南更希望采用并網(wǎng)不上網(wǎng)、離網(wǎng)+儲能的運(yùn)行模式。

（以上內(nèi)容為世紀(jì)新能源網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)場講話整理而成，未經(jīng)本人審核）