风口的风口,氢储能赛道爆发前夜!

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双碳背景下,传统化石能源向新能源转型势头正盛,储能作为其中的关键环节,技术持续进步、成本持续降低,在电力市场中的定位日渐清晰。

储能种类多样,主流储能技术包括抽水蓄能、锂电储能、钠电储能、液流电池、压缩空气储能、重力储能、二氧化碳储能、氢储能等。

目前,储能装机量占比最大的是抽水蓄能,发展势头最盛的是锂电储能、钠电储能等电化学储能,此外,氢储能等技术也吸引了众多业内人士的目光。

氢储能简介

氢能优点众多,包括零碳环保、效率高、资源丰富、适用范围广等,是21世纪公认的终极能源。

现阶段,氢储能具有容量大、寿命长、规模大、存储时间长、建设周期短、储能密度高、布置灵活等优点,适用于大型长时储能等场景,是电化学储能等技术的有效补充手段。

不过,氢储能安全性低、投资高、技术发展程度偏低等缺点,严重限制了氢储能的发展。

依据转化路径及方式,氢储能技术可分为电转电、电转气和电转其他能源等。

电转电,指电-氢-电(P2P),夜晚用电低谷时,将富余的电能通过电解水制氢存储,白天用电高峰时,利用燃料电池将氢能转化为电能使用。

P2P技术起步较晚,代表项目有加拿大多伦多2MW氢储能项目,西班牙瓦伦西亚港的氢港项目,法国Coldu Palet国家公园登山营地的氢能可再生电力系统等。

电转气,指电-氢(P2G),富余电能通过电解水制氢存储后,混合天然气或直接燃烧发电、发热等。

P2G技术实际应用规模很小,不过相对来说项目较多,代表项目有荷兰海上风电制氢项目、澳大利亚林肯港项目,辽宁朝阳天然气掺氢项目等。

电转其它能源,代表性技术是“液态阳光”技术,即合成甲醇技术,利用太阳能等可再生能源电解水制氢,氢与提纯后的二氧化碳合成液态甲醇,后续将甲醇作为能源进行使用。

安全是最大制约因素

氢气的安全性问题是氢储能难以快速发展的最大制约因素之一。

氢气的安全性问题主要表现在四个方面。

第一,爆炸极限较宽,是4%~75.6%。

第二,易泄露,难存储。

第三,存在氢脆现象,氢原子非常小,具备在固体金属中渗透扩散的能力,一旦固体金属吸收了氢原子,其延展性便会降低,开裂并蔓延。

第四,存在逆焦耳-汤姆逊效应,常温状态,氢气释放压力降低,温度会急剧升高,非常容易自燃引发爆炸等风险。

目前,全球范围内已经发生了多起氢气爆炸事故,带来了严重的生命及财产损失。

2019年5月23日,韩国一家太阳能制氢公司,其氢燃料储存罐发生爆炸,造成 2人死亡,6 人受伤。该事故是世界范围内首次发生在氢气储存过程中的大规模爆炸事故。

2019 年6月1日,美国一家化学品厂储气罐和运输设施发生爆炸和火灾,幸运的是该事故无人员伤亡。

2019 年6月10日,挪威一座加氢站发生起火和爆炸,无人员伤亡。

我国氢储能发展现状及未来

维科网储能注意到,截至2021年底,世界范围内的氢储能市场规模为146.9亿美元,发展方面,预计2022年到2030年扩张的复合年增长率可达4.4%。

目前,安徽六安1MW分布式氢能综合利用站电网调峰项目是我国最大的氢储能装机项目,也是我国首个兆瓦级氢能源储能电站,该项目总投资金额5000万元。

氢储能发展前景巨大,但是面临着政策环境、技术、市场等方面的众多掣肘和风险,其中,政策限制主要表现在三个方面。

第一,用地条件限制,我国相关法规要求,规模化制氢必须在化工园区内进行,受这一政策影响,站内制氢、风光水等可再生能源发电氢储能发展大受限制,大规模氢储能难以发展。

第二,配套技术和安全标准不完善,在我国,政策只强调氢储能的“重要性”,具备可操作性的技术标准与安全管理制度却亟需完善。

第三,交易机制不明确,目前,我国氢储能还没形成统一的市场交易机制,储能价格机制、独立主体参与电力市场交易机制等都不完善。

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