院士說:"光+氫+儲"就是個笑話

有一種新型的光伏+正受到關注,那就是光伏+氫能+儲能。

所謂光伏制氫,就是使用光伏發電,將水通過光伏電電解得到氫氣和氧氣。所謂光氫儲,其核心思想是當光伏充足但無法上網、需要棄光時,利用光電將水電解制成氫氣(和氧氣),將氫氣儲存起來;當需要電能時,將儲存的氫氣通過不同方式(內燃機、燃料電池或其他方式)轉換為電能輸送上網。

院士說:

然而,在最近的一次會議上,中國工程院院士楊裕生認為這種想法就是個笑話。

氫能利用最大的問題是轉化效率和經濟效益

氫能不是一次能源,它像電能一樣屬於二次能源,要由一次能源轉化而來。這一轉化過程是需要消耗能量的,而且同時必然有一部分能量要變為“廢能”,所以必須講究能量轉換效率。能量轉換是要花錢的,所以還必須講究經濟效率。

楊裕生院士認為,如果光伏期望通過氫能實現儲能,前提是光氫儲的轉化效率和經濟效益要大於光+X+儲。

而這個在現實中無疑是個偽命題。

根據楊裕生院士的介紹,光氫儲的三個階段分別如下:

1. 從電網上取電通過電解水制氫的能量轉換效率較高,約達85%;

2. 將氫在燃料電池中發電,能量轉換效率約50%;

3. 燃料電池自身消耗的電能、氫氣從電解池的低壓狀態壓縮到輸送的高壓狀態消耗的能量、輸送高壓氫氣到加氫站所消耗的能量、加氫站給車上儲氫罐充氫所消耗的能量等等。如此七折八扣後,電解水制氫所耗的一度電送到車上電動機,粗略算來只剩不到0.3度;

4. 最終光氫儲的能量轉化效率低於30%。

院士說:

而實現光伏+儲能還有其它很多方式,如儲能電池、機械儲能、物理儲能、化學儲能等。以儲能電池為例:

從電網上取電一度,經充電器的AC-DC變換和車上電池的充電—放電,兩環節的能量轉換效率都在95%左右,送到電動車上電動機的電能將近0.9度,即光-電池-儲能的能量轉化效率約90%左右

近三倍的能量轉換效率差別一目瞭然,意味著節能減排效果相差懸殊。能量轉換效率既然不高,經濟效率也不會樂觀。

可見,從發展電動車節能減排的初心考慮,“由電網上取電—電解水制氫—氫能燃料電池”的路線是不可取的。

電—氫—電的能量轉換總效率稍大於40%,於是有人就說氫能燃料電池電動車的能量轉換效率“很高”,但這些人忽略了氫能轉移過程中的能耗。

院士說:

除了光氫儲,楊院士對高溫氣冷堆制氫儲能也進行了分析。要將千度的高溫熱能取出來分解水制氫,再用氫能取作為儲能發電,為何不直接用高溫熱能去發電?

光氫儲對解決棄光意義不大

當前確實不少地區存在光伏電站棄風棄光問題。對此,楊院士認為:

第一,我國“三北”地區的棄風、棄光電解出的氫,在“三北”地區是消耗不了的,必須遠距離輸送到燃料電池電動車盛行的地區,耗能自不在話下,而高壓純氫對管道鋼的氫脆更是一個難關。

第二,我們還要看到,我國“三北”地區的“棄風”“棄光”是不正常、短期的現象,一旦造成這種現象的人為和技術原因消除了,也就無“棄風”“棄光”可用了,因為輸電相比於輸氫,無論是設備的建設還是運行,都要合理得多。

第三,德國為了減少對進口天然氣的依賴,用可再生能源發電、電解水制氫,將氫氣摻入天然氣中作燃料,濃度不超過10%,不存在高壓純氫對管道鋼的氫脆問題。而且,德國國土東西寬不過500公里、南北長700餘公里,天然氣管道密佈,沒有我國“三北”地區與燃料電池可能盛行地區間的長距離輸送問題。在德國合理可行,不等於在我國亦然。

而如果用氫能作為棄風棄光後的削峰填谷儲能解決方案,其40%的最終能效是沒有任何意義的。即便不是電池儲能,用其它機械儲能(如之前介紹的搬磚儲能)、水利儲能,其安全性、工藝可操作性性能比氫能要方便得多。

光伏制氫不等於光氫儲

光氫儲經濟效益不好,並不代表光伏制氫是無意義的。氫能作為一種二次能量來源補充,工業及國民經濟中需要氫,這種情況下用光伏電或風電制氫,比從電網取電制氫是更有意義的。

比如棄風棄光總是存在,可以合理地使用棄風棄光;比如與其使用併網電制氫,不如將併網前的光伏電先用來制氫,既減輕了對電網的衝擊,又增加了光伏電的效益。

光儲氫經濟效益不好,也不代表用氫能發電是無意義的。總有副產物氫氣,這些氫氣收集起來作為儲能發電也是一件有意義的事情。

所以光氫儲不划算,是反對純粹為了儲能意義的光伏制氫,反對將氫能作為解決光儲媒介的主要手段,不是反對光伏制氫,也不是反對氫能發電。


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