一、风电制氢技术原理：风电制氢技术主要涉及电氢转换和氢气输运两大关键技术，下图1是大规模风电场风电制氢技术原理图，整个技术模块包括：
① 风力发电机及电网（35kV或220kV）。
② 电解水制氢系统：电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一，国内电解水制氢的能效在72%~82%。
③ 储氢系统和输运系统（储氢罐、管束、管道）。
我国需聚焦氢气供应、车载储氢、燃料电池等核心技术，加快突破技术薄弱环节，提升核心技术水平。
二、风电制氢技术路线:风电制氢可分为并网后离岸制氢和离网制氢两种。
1、并网离岸制氢：有碱性槽、PEM（电解水）和SOEC（固体氧化物电解池）等几种技术路线，我国碱性槽技术及装备发展成熟。PEM电解水制氢技术进步较快，但产业化规模不大。SOEC固体氧化物电解池制氢技术相对落后。
2、离网制氢：技术问题较多，风电的间歇性导致电解槽负荷波动较大，给电解槽稳定性提出很大挑战，且负荷很低情况下，氢气中氧气含量会提高，导致安全风险加大。
三、风电制氢成本：与传统制氢方式相比，风电制氢的核心关键是电价。电解水制氢成本70%来源于电价（如下图），每生产1立方米氢约耗电4kwh，耗水0.8公斤。电解水制氢可同时按照2:1副产氧，可将氧气售卖平衡一部分制氢成本。
1、从以上制氢成本与电价关系图中可以看出，若采用市售电制氢，则电解水制氢成本远超其余制氢手段，完全不具备经济可行性。这也是为什么电解水制氢未规模化发展的一个重要原因。
2、随着风电开发建设成本的降低和发电效率的提高，以及结合风电在超过盈亏平衡点发电利用小时数后边际成本为零的优势，风电制氢具备了经济可行性。从下图可见，当电价成本控制在0.25元/kwh就可与传统手段制氢成本持平，电价低于这个水平则具备价格优势。
3、过去的五年里，在欧洲和北美，电解技术生产可再生能源制氢的成本下降了40％，而中国制造的系统比西方国家的价格便宜了80％。如电解槽部署规模进一步扩大，成本还将继续下降。2050年前，可再生能源制氢生产成本将降至每公斤0.8-1.6美元，相当于6美元天然气的能源当量，比当前天然气价格具有成本竞争力。如果将储存成本和管道基础设施成本计算在内，可再生能源制氢交付成本2030年可能会降至约2美元/公斤，2050年降至约1美元/公斤。
四、风电制氢成品的主要用途：
① 工业生产：制造氨水和化肥；用于多晶硅，光纤、汽油精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测、食品工业、冶炼；火箭燃料（液态氢）。
② 交通运输：氢燃料电池用于新能源汽车、公交、卡车、叉车、轮渡、火车、航空等。
③ 城市生活：供暖/制冷、替代天然气等。
④ 发电：电网削峰填谷，将富余电能转化为氢气储存，在用电高峰时将氢气用来发电，调节电网峰谷变化。
⑤商业用氢：金属冶炼、电子产品、玻璃工业、食品加工、航天工业。
|
