氢储能前景分析【SMM分析】
随着我国大幅提升绿电占比以实现能源低碳转型发展,电力系统对灵活性的要求使得大规模与长时间储能的需求增加,所以安全、可持续和负担得起的能源就成为了未来储能的关键因素。
自2021年《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》发布以来,我国明确了可再生能源制氢为主要发展方向,同时也表示氢储能产业东风已至。
2023年10月25日,国家发改委、国家能源局发布《关于加强新形势下电力系统稳定工作的指导意见》。在源网荷储一体化已经成为新型电力系统一大特色之时,氢储能已经成为支撑电力系统稳定性的一个支点。
一、什么是氢储能技术
氢储能技术,就是将富余的电力用于制造可长期储存的氢气,然后在常规燃气发电厂中燃烧气体发电,或用燃料电池进行发电用于交通、热电联供等场景。
换句话说,就是利用富余的、非高峰的或低质量的电力来大规模制氢,将电能转化为氢能储存起来,然后再在电力输出不足时利用氢气通过燃料电池或其它方式转换为电能输送上网,发挥电力调节的作用。
目前氢储能一般可分为三个方向,即电-氢、电-氢-电、电-氢-其他能源,也就是说,电解制氢是氢储能产业链的源头。
相较于其他常规的储能方式,氢储能的存储规模更大,最高可达百万千瓦级;存储时间也更长,可根据太阳能、风能、水资源等产出差异实现季节性存储,满足长周期、大容量储能要求。
二、氢在长时储能技术中发挥的优势
储能技术分为热储能、电储能和氢储能。其中,抽水蓄能和电化学储能是目前最常用的两种方法,但两者目前仍存在诸多问题。电化学储能存在安全性较差、资源紧缺、实际有效的储能效率较低、配储时长短等问题;抽水蓄能存在水资源地理分配不均、投资回收期长等缺点。对比来看,氢储能最大的优势在于可以实现长时储能。
不仅如此,氢储能作为一种清洁、高效、可持续的无碳能源存储技术,还具有其他储能技术无法比拟的优势:
1.实现长时储能:在新能源消纳方面,氢储能在放电时间 (小时至季度) 和容量规模(百吉瓦级别)上的优势比其他储能明显。采用化学链储氢,氢能以化学链的形式储存,转化效率可达到约 70%,储能时长可以年计,采用固态储氢、有机液态储氢等方式,储能时长可按月计。
2. 突破地理限制,实现生态保护:相较于抽水蓄能和压缩空气储能等大规模储能技术,氢储能不需要特定的地理条件且不会破环生态环境。
3. 规模储能经济性强:随着储能时间的增加,储能系统的边际价值下降,可负担的总成本也将下降,规模化储氢比储电的成本要低一个数量级。
4. 储运方式灵活:氢储能可采用长管拖车、管道输氢、天然气掺氢、特高压输电-受端制氢和液氨等方式,不受输配电网络的限制,从而实现大规模、跨区域调峰。
5. 液态氢能量密度大:液态氢能量密度为143MJ/kg,可折算为40kwh/kg,约为汽油、柴油、天然气的 2.7 倍、电化学储能(根据种类不同,在 100~240Wh/kg) 的百倍,氢储能是少有的能够储存百 GWh 以上的方式。
简而言之,氢储能可以做到跨区域、长时间储能,实现季节性失衡下所需的电力容量或时间跨度,成为解决弃风、弃光、弃水问题的重要途径,保障未来高比例可再生能源体系的安全稳定运行,在长时储能方面能够发挥的优势不容小觑。
三、氢储能现状
近年来,我国高度重视氢能源产业发展,自2021年《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》发布以来,我国在氢储能环节进行了重点布局,并取得了一定成效。
现有主要氢储能示范工程如下:
目前看来,氢能源产业正走在发展的最前沿。放眼长远,未来的氢储能,是最适合大规模、长时间的绿电存储方案,可以弥补其他储能形式的缺陷,将大量的弃风、弃光和弃电等进行储能,有希望成为继抽水蓄能、锂电池储能后的又一大储能方式。