美国能源部相关研究现状
近年来,美国氢能和燃料电池的专项拨款不断增加,美国能源部对氢能和燃料电池的研发投入呈增长态势。与2006年相比,目前美国燃料电池的效率可达50%,铂金用量减少了5倍,循环寿命提高2倍,电解槽效率达80%。在燃料电池电动车示范方面,美国已生产超过215辆,建设30座加氢站,建成世界首座热电冷联产氢能源站,目前燃料电池已广泛应用于机场货物拖车、公交大巴、移动照明等场景。
美国能源局现阶段的主要研究重点是燃料电池系统、加氢站及氢气储存。其中燃料电池系统关注低铂或无铂催化剂、碱性膜等方面,加氢站关注先进的加压替代方法,氢气的储存关注低成本的碳纤维,长寿命材料的技术路线等。
综上可见,欧洲在氢储能技术发展方面侧重实际应用,其相关政策和交易平台灵活健全,有力支撑技术市场化运营。日本全面打造氢能社会发展理念,以大力发展氢终端用户为突破口,构建完整、成熟的氢供应链,逐步实现全产业链布局。美国在关键技术和市场应用两块都比较重视,燃料电池市场已日渐壮大并开始产生经济效益。氢储能技术发展的国际大环境也将带动国内相关产业发展,刺激技术需求和进步。在电力行业内,有可能率先引发电氢转化、分布式供能及储能等方面的变革。
我国应用前景
我国是世界第一大氢气生产国,自2009年达到1000万吨以来,连续7年居世界第一,预计2016年氢气需求量将达2802万吨。目前我国氢气的生产和大宗消费用户主要集中在石油化工领域,其高增量的氢气需求主要来自于甲醇、炼油厂氢气需要,崛起的煤制油、煤制气产业也将是氢气需求新的增长点。一边是氢气消费量的持续增长,另一边是日益增加的弃风、弃光消纳需求和峰谷电综合利用压力,这种基于可再生能源大规模消纳的水电解制氢技术路线,有望成为电网和制氢行业的共同选择。
另外,由于城市电网负荷不断加大,峰谷差增加,使电网必须提供足够的旋转备用用量保障供电。分布式氢储能系统可配置于城市电网配电侧,形成城市多点分布式供能,在夏季高温时段提供数小时的高峰用电,有效减少电网的旋转备用容量,优化电力系统的供需配置。同时,随着峰谷电价差的拉大及相关政策跟进,氢储能可利用自身技术优势及高效综合供能特点,逐渐体现经济性。
独立式氢储能系统还可作为独立的绿色供电系统,可根据负荷需求灵活配置,解决偏远地区的供电问题,节省电网建设投资;另外也可作为城市电力系统的应急供电电源,为抢险救灾、通信维修、突发事件处理、军事作战演习等需要临时使用电能的场所提供可靠电能,替代污染大、寿命短、维护难的传统移动式供电系统,增强电网灵活性和应急性。
然而,相比欧美日氢储能技术的战略规划及发展,我国的关键技术和示范应用差距较大。在氢储能系统示范应用方面,国内刚刚展开相关建设,主要用于示范新能源汽车和分布式电源。