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行业新闻

中国能建华北院汤晓舒:氢能将成为破解能源危机的新密码

发布时间:2022-12-02 11:09:01  
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近日,中国能建中电工程华北院氢能源研究院执行总经理兼总工程师汤晓舒接受新华网专访,揭示氢能开发与利用引发的深刻的能源革命,破解能源危机,构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的新密码。

氢,作为元素周期表中第一位的元素,在广袤的宇宙中几乎无处不在。氢能不仅来源丰富、绿色低碳,还能够实现可再生能源的大规模消纳,从而加速推进工业、建筑、交通等诸多领域的低碳化。

氢能的利用方式

中国能建华北院汤晓舒:氢能将成为破解能源危机的新密码(图1)

氢能具有来源多样、清洁低碳灵活高效和应用场景丰富的优点,它是未来极具前景的一种能源形式。氢能是支撑可再生能源大规模发展的一个重要的纽带,是在交通、化工、冶金乃至建筑等众多领域进行大规模深度脱碳的最佳选择。

首先它可以作为燃料。氢作为燃料完全可以替代天然气,它燃烧后只产生水,应用端非常清洁和环保。

中国能建华北院汤晓舒:氢能将成为破解能源危机的新密码(图2)

第二,氢能可以通过燃料电池技术利用转化为化学能,一方面提高能量的转化效率,另一方面燃料电池在使用的过程中产生的放热反应可以进行热电联产。我们生活中,一台类似天然气壁挂炉的设备,就可以进行冷热电三联供技术的应用,把能源利用效率提高到最高,方便我们日常生活。

氢能助力北京冬奥会

中国能建华北院汤晓舒:氢能将成为破解能源危机的新密码(图3)

2022年的北京冬奥会是我国宣布“双碳”战略后举办的第一次国际大型赛事,在应用多项高科技新技术的当中,氢能技术也进行了应用。首先是主会场火炬采用了氢能作为燃料,这与往届奥运会大量使用液化天然气或者丙烷等气体的火炬燃料不同。另外,在冬奥会上还大量使用了氢燃料电池汽车,氢燃料电池汽车在行驶的过程中只排放水。在冬奥会期间,仅张家口赛区就累计加注氢气将近100吨,减少碳排放1400多吨,相当于种植了6.8万多棵树的碳吸收量,是全球最大规模的一次燃料电池的汽车示范。

中国能建华北院汤晓舒:氢能将成为破解能源危机的新密码(图4)

将氢能用于北京冬奥会这一舞台,向全世界充分展示了我国实现双碳战略的决心和能力,将有力的推动氢能产业的发展,对上游风光制氢下游绿氢的应用具有较强的示范效应以及带动作用。

可再生能源电解水制氢系统

随着氢能利用快速发展,制氢、储氢以及输氢技术研发与应用备受关注,尤其是新能源制氢更是解决大规模储存发展缓慢等阻碍氢能利用问题的关键技术,新能源制氢系统也在各类重大项目中投入使用。长远来看,电解水制氢易与可再生能源结合,规模潜力更大,更加清洁可持续,是最有潜力的绿氢供应方式。

可再生能源电解水制氢系统包括可再生能源发电,电解水制氢和储氢供氢三大部分,它需要应用到电力系统规划、风光资源选址、风光发电设备、总图规划选址、升压降压变电站、输电线路工程、电解制氢工程、储氢工程,包括输氢管道工程等众多的技术,以及全系统整体配置优化和经济评价等。它包括了众多的环节,是一个庞大的多因素多变量系统,每个环节都可以有不同的规模配置,比如风机规模配多大,光伏板配多少,电解槽又设置多少台,储氢容器又设置多少容量等等,经过组合的配置就更多种多样。

电解水制氢的华北院智慧

安全稳定运行是可再生能源电解水制氢系统的实施的关键。可再生能源制氢系统的特点就是源端的波动性和随机性,而用户端却是连续稳定的用氢需求,因此我们就需要根据风光资源的实时变化,采用电力预测、数据采集、数据分析、协调控制、产供管理、成本优化等动态控制技术,对整个系统的实施智慧管控,从而实现庞大系统的安全稳定和经济的运行。

华北院研发的可再生能源电解水制氢系统,优化匹配技术,根据项目制氢碳排放量、可再生能源的利用率、氢气成本等不同的目标,通过给出最佳的系统配置,获得用户对于安全性、可靠性和经济性要求的最优的平衡点。


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