◎本報(bào)記者 葉 青
3月25日,國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃固態(tài)儲(chǔ)氫開發(fā)項(xiàng)目率先在廣東廣州和云南昆明實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。這是我國首次利用光伏發(fā)電制成固態(tài)氫能并成功應(yīng)用于電力系統(tǒng),對(duì)于推進(jìn)可再生能源大規(guī)模制氫、加快建成新型電力系統(tǒng)具有里程碑意義。
“固態(tài)儲(chǔ)氫解決了‘綠電’與‘綠氫’靈活轉(zhuǎn)換的難題,這一重大變革性技術(shù)未來有望成為推動(dòng)電力系統(tǒng)向高級(jí)形態(tài)演化的重要驅(qū)動(dòng)力量?!敝袊こ淘涸菏客醭缮秸f。
常溫狀態(tài)也能實(shí)現(xiàn)氫能存儲(chǔ)
走進(jìn)固態(tài)儲(chǔ)氫開發(fā)項(xiàng)目成果之一的廣州南沙小虎島電氫智慧能源站,7個(gè)儲(chǔ)存氫氣的長(zhǎng)方體金屬塊映入眼簾,這就是剛剛投運(yùn)不久的固態(tài)儲(chǔ)氫裝置。
“裝置里面填充了儲(chǔ)氫合金,在一定條件下能吸收和放出氫氣?!蹦戏诫娋W(wǎng)廣東廣州供電局氫能源研究中心的盧彥杉博士介紹:“它的原理是通過氫氣與新型合金材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而‘吸引’氫原子進(jìn)入金屬空隙,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)目的。如果將合金的環(huán)境溫度升高,其間的氫氣就會(huì)被釋放出來,通過燃料電池轉(zhuǎn)化為電能?!?/p>
氣態(tài)儲(chǔ)氫存在氣壓高、易燃易爆等風(fēng)險(xiǎn),液態(tài)儲(chǔ)氫要求溫度低于-250℃,成本極高。相比于高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫,固態(tài)儲(chǔ)氫的體積儲(chǔ)氫密度高、充放氫壓力低、安全性好,可跨季節(jié)長(zhǎng)周期存儲(chǔ)。固態(tài)儲(chǔ)氫開發(fā)項(xiàng)目成功破解了常溫條件下以固態(tài)形式存儲(chǔ)氫氣的技術(shù)瓶頸。
“固態(tài)儲(chǔ)氫裝置就像一個(gè)大容量充電寶,可以把光伏、風(fēng)電等不穩(wěn)定的可再生能源制成氫氣并高密度存儲(chǔ)起來,既解決了風(fēng)光發(fā)電波動(dòng)性的問題,也將改變目前過度依賴煤炭、石油等化石能源制氫的現(xiàn)狀。”南方電網(wǎng)廣東廣州供電局氫能源研究中心總經(jīng)理雷金勇介紹。
此外,固態(tài)儲(chǔ)氫裝置還可直接為新能源汽車加氫,目前該應(yīng)用場(chǎng)景已在廣州落地,實(shí)現(xiàn)了能源網(wǎng)和交通網(wǎng)的“雙網(wǎng)”融合。
儲(chǔ)氫密度指標(biāo)達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先水平
電網(wǎng)氫儲(chǔ)能是一種將綠色能源轉(zhuǎn)化成氫能儲(chǔ)存起來的技術(shù),它清潔無污染、能量密度高、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng),被認(rèn)為是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的有力支撐,與之相關(guān)的技術(shù)已成為全球研發(fā)重點(diǎn)。
由于電網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)重量并不敏感,固態(tài)儲(chǔ)氫與電網(wǎng)大規(guī)模、長(zhǎng)周期安全存儲(chǔ)的需求有很高的契合點(diǎn)。因此,南方電網(wǎng)廣東廣州供電局在國內(nèi)率先開展高安全固態(tài)儲(chǔ)供氫裝置在車用加氫及電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)氫一體化系統(tǒng)的示范驗(yàn)證。
固態(tài)儲(chǔ)氫開發(fā)項(xiàng)目的研發(fā)匯聚了國內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和高校,經(jīng)過3年多的研發(fā)和示范工程建設(shè),南沙小虎島電氫智慧能源站于3月25日投運(yùn),在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了固態(tài)氫能發(fā)電并網(wǎng),同時(shí)具備給燃料電池汽車加氫能力,建成了國內(nèi)首個(gè)基于固態(tài)儲(chǔ)供氫技術(shù)的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能型加氫站。
該智慧能源站所采用的核心技術(shù)和裝置全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,固態(tài)儲(chǔ)氫裝置核心單元的體積儲(chǔ)氫密度指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。不僅如此,固態(tài)儲(chǔ)氫裝置可替代傳統(tǒng)加氫站中的氫壓縮機(jī)、高壓儲(chǔ)罐和純化系統(tǒng),可使單站建設(shè)成本節(jié)約200余萬元。
固態(tài)儲(chǔ)氫裝置的核心——儲(chǔ)氫合金主要原料來自我國相對(duì)過剩的高豐度稀土元素和鈦資源,如果項(xiàng)目廣泛推廣,既可緩解稀土元素應(yīng)用不平衡的問題,又可促進(jìn)我國鈦資源的高效利用。
將逐步在氫能供應(yīng)鏈中得到應(yīng)用
隨著氫氣的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大,固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)在安全性、運(yùn)輸效率、儲(chǔ)存密度方面的優(yōu)點(diǎn)將逐步在氫能供應(yīng)鏈中得到應(yīng)用。2022年,國家發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》明確了氫能的能源屬性,并提出“開展氫儲(chǔ)能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場(chǎng)景的示范,探索培育‘風(fēng)光發(fā)電+氫儲(chǔ)能’一體化應(yīng)用新模式”。
固態(tài)儲(chǔ)氫開發(fā)項(xiàng)目在廣東廣州和云南昆明實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電,正是南方電網(wǎng)服務(wù)國家重大戰(zhàn)略、建設(shè)新型電力系統(tǒng)、推進(jìn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型、促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的創(chuàng)新探索實(shí)踐。
目前,廣州南沙小虎島電氫智慧能源站已被列入《廣州能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》,將在國內(nèi)率先開展集成應(yīng)用于交通和電網(wǎng)的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉?,推?dòng)我國氫能新技術(shù)應(yīng)用和新模式落地,促進(jìn)氫能與電能互補(bǔ)融合。據(jù)了解,目前站內(nèi)存儲(chǔ)的90公斤氫氣,在用電高峰時(shí),可持續(xù)穩(wěn)定出力12小時(shí)、發(fā)供電1200度。
“未來,固態(tài)儲(chǔ)氫將得到更廣泛的應(yīng)用?!编嵭勒J(rèn)為,基于氫燃料的應(yīng)急發(fā)電裝置未來或可取代傳統(tǒng)的柴油應(yīng)急發(fā)電車。
據(jù)中國工程院最新預(yù)測(cè),2060年我國氫氣需求量將超過1.3億噸,氫能占終端能源消費(fèi)比重將達(dá)到20%,其中“綠氫”占比將超過80%。
“氫電融合,將為加快‘綠氫’開發(fā)與利用提供有效的實(shí)現(xiàn)途徑,助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)?!崩捉鹩抡f。
來源:科技日?qǐng)?bào)
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