针对中国电网拥挤问题的解决方案 ——利用充沛的风力资源,中国将建立走在时代前沿的氢经济模式

发布时间 : 2018-07-23

随着中国经济的快速增长,能源方面面临着两个重要挑战:供需不平衡,以及能源分配运输的基础设施不完善。中国,就目前来说,拥有着世界上最大的风电市场 (整机容量为63GW),该市场超过30%的收入源自于政府津贴,即一种政府的特殊资金扶持,这种大力度的扶持使得风电市场产生了供大于求的问题。在2011年,中国的弃风达到了100亿千瓦时,超出行业利润的50%。造成这种资源浪费的主要原因是,风电厂的附近缺少能够将能源及时传输到高需求地区的基础设施,以至于造成了能源的堆积,浪费。

重工业大型设备的电力需求

由于大型生产设备对电力的需求较大,许多公司不选择使用相对昂贵的公共电力提供商,而是选择使用按需发电技术。风力发电就目前而言,并不是大多数能源密集型产业的首选,因为风力发电厂大多位于偏远地区,缺少电力传送必备的人工和设备。另外,布置电力传输电缆将会耗费数十亿美元,成本非常高。所以说,氢能发电技术的出现,为大型设备提供了绝佳的电力供应解决方案。

氢能:一种新型清洁燃料

在世界范围内,电解制氢技术已经在大型发电厂中得到了广泛的应用。该技术的首次实施是在1923年,来自挪威的Norsk Hydro在一个大型水力发电设施中进行了电解制氢的研究和尝试,他利用发电设施产生的额外电力制氢,这种方式便成为了防止资源浪费,增加额外效益的途径。

在中国,氢能行业的发展使得风能的利用率大幅上涨,他激发出了风能的真正利用价值。氢气发生器可以利用风能产生的多余能量制氢,然后将这些氢气进行储存,这样就不需要对风机活动进行限制,比如说在供大于求时关闭涡轮机。储存的氢气可以在需要时通过燃料电池的燃烧转化为电能。这种系统的容量从几千瓦到几兆瓦不等,小型系统适用于住宅社区,大型系统可用于城镇,商业活动集中区,电网变电站等。随着燃料电池技术的不断进步,中国可由此建立高效清洁能源利用系统。

中国的氢经济

氢经济最大的障碍之一就是氢燃料必须通过大量的能源而获得。氢是100%的清洁能源,燃烧时不会产生任何污染,但是他能耗非常高 (他所消耗的能源大概是天然气的3倍) 。与天然气不同的是,氢气并不单独存在于自然界中,他必须通过机械/化学过程来获取,因此氢的制造成本就随之增加了,举例说明,一个普通的产氢电解槽需要4.5千瓦时的电才能产生1立方米的氢气。同时,氢气的获取过程也许会需要用到非清洁能源,例如天然气,煤炭,核能等。所以说,如果中国的风电市场可以将生产氢气作为新的收入来源,这将是一个难得的机遇。利用过剩的,低成本可再生能源制造大量的高价值,清洁氢气,运营成本仅限于设施的维护,而且用于生产氢气的电力成本为零。

长期投资

建立氢网络的另一个问题就是对初期投资的要求较高,这其中需要考虑到氢系统的往返生成,氢气的储存运输,转氢回电过程等等。以能量为单位,氢循环系统的设备比天然气发电厂或其他化石燃料发电厂的发电设备更昂贵。这就是为什么人们更倾向于研究氢气在化学,肥料,及机械工业领域的直接用途,因为收益相对更大。除了考虑到对环境的好处和零成本的经济优势,氢循环系统的使用寿命很长,可持续50年(燃料电池的使用寿命超过20年)。这种长期的经济回报模式使得氢循环系统成为了更具吸引力的能源问题解决途径(主要针对能源供需不平衡问题) 。在这种新机遇的影响下,中国农村/偏远地区的面貌可能会在很大程度上得到改善。随着氢燃料在能源,交通,化学工业,制造业等领域的大量应用,人们的生活水平将得到提高,环境问题将得到改善,随之而来的是经济的增长。

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