鉅大LARGE | 點擊量:832次 | 2020年04月06日
院士說:光+氫+儲 就是個笑話!
有一種新型的光伏+正受到關(guān)注,那就是光伏+氫能+儲能。
所謂光伏制氫,就是使用光伏發(fā)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(wǎng)、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;當要電能時,將儲存的氫氣通過不同方式(內(nèi)燃機、燃料動力電池或其他方式)轉(zhuǎn)換為電能輸送上網(wǎng)。
然而,在最近的一次會議上,我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(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟效益
氫能不是一次能源,它像電能相同屬于二次能源,要由一次能源轉(zhuǎn)化而來。這一轉(zhuǎn)化過程是要消耗能量的,而且同時必然有一部分能量要變?yōu)閺U能,所以必須講究能量轉(zhuǎn)換效率。能量轉(zhuǎn)換是要花錢的,所以還必須講究經(jīng)濟效率。
楊裕生院士認為,假如光伏期望通過氫能實現(xiàn)儲能,前提是光氫儲的轉(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟效益要大于光+X+儲。
而這個在現(xiàn)實中無疑是個偽命題。
根據(jù)楊裕生院士的介紹,光氫儲的三個階段分別如下:
1. 從電網(wǎng)上取電通過電解水制氫的能量轉(zhuǎn)換效率較高,約達85%;
2. 將氫在燃料動力電池中發(fā)電,能量轉(zhuǎn)換效率約50%;
3. 燃料動力電池自身消耗的電能、氫氣從電解池的低壓狀態(tài)壓縮到輸送的高壓狀態(tài)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。如此七折八扣后,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(zhuǎn)化效率低于30%。
而實現(xiàn)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(wǎng)上取電一度,經(jīng)充電器的AC-DC變換和車上電池的充電放電,兩環(huán)節(jié)的能量轉(zhuǎn)換效率都在95%左右,送到電動汽車上電動機的電能將近0.9度,即光-電池-儲能的能量轉(zhuǎn)化效率約90%左右。
近三倍的能量轉(zhuǎn)換效率差別一目了然,意味著節(jié)能減排效果相差懸殊。能量轉(zhuǎn)換效率既然不高,經(jīng)濟效率也不會樂觀。
可見,從發(fā)展電動汽車節(jié)能減排的初心考慮,由電網(wǎng)上取電電解水制氫氫能燃料動力電池的路線是不可取的。
電氫電的能量轉(zhuǎn)換總效率稍大于40%,于是有人就說氫能燃料動力電池電動汽車的能量轉(zhuǎn)換效率很高,但這些人忽略了氫能轉(zhuǎn)移過程中的能耗。
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(fā)電,為何不直接用高溫熱能去發(fā)電?
光氫儲對解決棄光意義不大
當前確實不少地區(qū)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(qū)的棄風、棄光電解出的氫,在三北地區(qū)是消耗不了的,必須遠距離輸送到燃料動力電池電動汽車盛行的地區(qū),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(guān)。
第二,我們還要看到,我國三北地區(qū)的棄風棄光是不正常、短時間的現(xiàn)象,一旦造成這種現(xiàn)象的人為和技術(shù)原因消除了,也就無棄風棄光可用了,因為輸電相比于輸氫,無論是設(shè)備的建設(shè)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(fā)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余公里,天然氣管道密布,沒有我國三北地區(qū)與燃料動力電池可能盛行地區(qū)間的長距離輸送問題。在德國合理可行,不等于在我國亦然。
而假如用氫能作為棄風棄光后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。
光伏制氫不等于光氫儲
光氫儲經(jīng)濟效益不好,并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(yè)及國民經(jīng)濟中要氫,這種情況下用光伏電或風電制氫,比從電網(wǎng)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;比如與其使用并網(wǎng)電制氫,不如將并網(wǎng)前的光伏電先用來制氫,既減輕了對電網(wǎng)的沖擊,又新增了光伏電的效益。
光出清經(jīng)濟效益不好,也不代表用氫能發(fā)電是無意義的??傆懈碑a(chǎn)物氫氣,這些氫氣收集起來作為儲能發(fā)電也是一件有意義的事情。
所以光氫儲不劃算,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重要手段,不是反對光伏制氫,也不是反對氫能發(fā)電。
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