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氢燃料电池在电力行业多场景应用初探

信息来源:南方电网报  发布时间2020-09-29

  氢能产业正迎来新一轮发展机遇。在电力行业,氢能研发应用也在提速。继2018年首台氢能应急发电车落户广东电网公司云浮供电局之后,近期,第二台升级版氢能应急发电车已在广东电网公司江门供电局投入使用。9月17日,广东电科院能源技术有限公司完成项目公示,该项目旨在探索氢能应用关键技术及在电力行业的应用。

  加快探索氢能经济

  伴随氢能应用技术发展日渐成熟,以及全球应对气候变化压力的持续增大,诸多国家政府将发展氢能产业提升到能源战略高度,政府与产业资本都在积极推动其发展。

  经过多年积累,我国氢燃料电池汽车产业初具产业化条件?!赌茉醇际醺锩葱滦卸苹?2016-2030年)》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《“十三五”国家科技创新规划》和《国家创新驱动发展战略纲要》等都将氢能发展与燃料电池技术创新提升到国家战略高度,列为重点发展任务。2019年,我国第一次将氢能相关内容纳入《政府工作报告》,表明国家将更加重视氢能发展。

  今年,各地政府积极探索实践,相继制定氢能发展规划,出台扶持政策,建设氢能小镇或产业园区,形成以北上广为中心的京津冀、长三角、珠三角三大氢能产业先发区域。

  事实上,早在数年前,我国就已经将燃料电池汽车纳入新能源汽车产业发展规划,以促进相关产业发展。但是,截至2019年,我国氢燃料电池车产量仅为3000余辆,全国保有量仍不足一万辆。但政策的持续用力,让氢燃料电池车及配套产业不断获得发展加速度。

  电力为氢能产业发展提供更多场景

  2018年10月18日,广东云浮市第十五届国际石材科技展览会暨第九届云浮石文化节开幕式,南方电网公司第一台氢燃料电池移动应急电源车首次上阵保电。这台“大黄蜂”应急发电车由广东电科院能源技术公司与云浮供电局联合开发,是国内首款单电堆功率120千瓦氢燃料电池移动应急电源,充氢一次可保证额定负荷供电达到6小时。

  应急发电车采用氢燃料电池为电力来源,为氢能在电力行业的应用拓展了新领域。氢燃料电池移动应急电源具有纯绿色、不间断、高可靠性等优势。广东电科院能源技术有限公司首席技术专家、南方电网高级技术专家、工学博士刘石介绍,相比传统柴油发电车从开启柴油机发电供电,需要几分钟不等的时间,氢燃料电池移动应急电源可以做到真正的“0延时”不间断供电。

  当然,氢燃料电池移动应急电源也有其“软肋”,那就是电力供应容量受限,毕竟加氢难以在保电现场完成,这一点不像柴油发电机可现场加油。另外,目前单台氢燃料电池移动应急电源车购置成本仍然偏高,各地加氢站布点少也一定程度上影响了车辆的普及使用。刘石团队希望通过进一步加快研发改进,进一步降低成本,并提升“大黄蜂”的整体应用性能效能,加快推广应用。

  除了发电车,刘石团队还将氢燃料电池的应用转向了变电站备用电源,并试制出了氢燃料电池变电站挂网运行样机。刘石希望将氢燃料电池引入变电站备用电源系统,彻底解决电池突然不工作的问题,同时减轻铅酸蓄电池处理对环境的压力。

  光伏、风能等分布式新能源的发展,更为氢能产业提供了广阔天地?!肮ひ抵魄獬杀靖?、不经济,但今后大量的光伏、海上风电的发展,为解决电力的消纳,可以考虑将部分电力就近用于制氢?!绷跏衔?,通过“富余”电力就近制氢,可以补充上网不足、大容量储能投资大等弊端。目前,他的团队也正在开展这方面的研究。

  氢能产业链发展技术仍需突破

  核心技术关系到氢能产业的商业化。我国氢能产业的发展起步晚,燃料电池、加氢站设施、乘用车动力系统等核心技术仍有待攻克。核心技术上的瓶颈,使得燃料电池成本居高不下,制约着氢燃料电池的普及应用。

  “作为电力企业,在氢能及氢燃料电池应用上,我们的研发主要还是应用层面?!闭腔谡庖蝗鲜?,近年来,刘石团队研究的重点是做好氢燃料电池在电力领域的集成控制。比如,在氢燃料应急电源车上,如何接入市电系统、如何消除运行中回路信号、感应电流影响等,这些都是做好集成控制需要解决的问题?!拔饩銮馄萘渴芟薜奈侍?,我们正在考虑能否利用光伏发电制氢?!?/p>

  氢能产业或即将从婴儿期进入成长期。氢能产业的发展,也将给电力行业氢燃料电池的应用带来新天地,而电力氢燃料电池的多领域应用将推动氢能产业迈向更广阔天地。(许昌永 李梓)

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