绿色产业智库:2023年氢储能行业研究报告-面向新型电力系统的氢储能.pdf

01

氢能

氢能产业链所涉及的环节和细分领域众多,包括与产业链上下游细分环节相关联的产业;一般从上游氧能制备、中游氢能储存运输、下游氢能应用来看。

02

储能

氢储能属于新型储能技术中的化学类储能,与目前发展较为成熟的抽水蓄能、电化学储能(铅酸蓄电池、锂离子电池等)甚至熔盐热储能、压缩空气储能等相比,应用规模仍然有限。 (图1)

03

氢储能

是氢能的一种应用场景,或一类新型储能技术,若实现规模化发展,有潜力成为一个细分产业。 (图2)

氢储能将氢气作为能量转换的中间桥梁,利用多余的、非高峰、低质量的电能电解制氢并将其进行储存;当电网发电端供应不足时,通过燃气轮机、燃料电池、内燃机等将氢能直接利用或转换成电能再利用。

■主要应用于储存无法被电网消纳的剩余电能,平抑可再生能源发电波动,并协调配合电力系统调度安排及时调整出力

■适用于并网型、离网型以及集中式(如海上风电)可再生能源电站。

■可以为电网运行提供调峰辅助容量,调节容量缺口,并缓解输配线路阻塞;

■例如应对高峰电力需求时输配电系统发生拥挤阻塞、电力输送能力跟不上等问题。

■可参与电力需求响应,例如分布式氢燃料电池电站和分布式制氢加氢一体站可作为高弹性可调节负荷

■可用于峰谷电价套利,甚至是季节价差套利(如浙江省已开始实施季节价差)

■可在负荷侧作为应急备用电源,替代柴油发电机、铅酸蓄电池、锂电池等。

√氢储能适合大规模、长时储能

■氢能储能的容量是太瓦级(TW),时间可以达到1年以上

√氢储能可跨长距离储能√氢能转化形式多样√氢储能有助于解决新能源消纳问题

√氢气化学性能与甲烷、氨等有多种差异,掺氢改造技术有较大突破空间。

■氢气的体积能量密度是天然气或甲烷的1/3

■氢气相比甲烷、氨等燃料在其他化学特性上也有诸多差异,例如氢气燃烧热值更高、反应性更强、传播速度更快、延迟时间更短、火焰温度高等。

√若新能源电力价格及固定投资成本下降,氢储能电解系统成本存在下降空间。

√碳中和目标下“风光-氢储能”项目存在潜在经济性。

√氢储能系统效率相对较低

■抽水蓄能、飞轮储能、锂电池、钠硫电池以及各种电磁储能的能量转化效率均在70%以上。

■国内“电-氢”转化过程的碱性电解水、PEM电解水、固体氧化物电解水制氢效率分别为63%~70%、56%~60%和749%~81%。

■ “氢-电”转化过程的燃料电池发电效率为50%-60%,其中有大部分能量转化为热能。

■而“电-氢-电”过程存在两次能量转换,整体效率更低,根据系统不同可达到40%-50%不等。

√氢储能系统成本高于抽水蓄能及主流新型储能,面临其他新型储能技术规模化发展的威胁。

■抽水蓄能和压缩空气储能投资功率成本约为3000-5000元/kW

■电化学储能成本最低的铅酸蓄电池和铅炭电池仅500-1000元/kW

■热储能成本约3000-4000/kW

■氢储能系统成本约为6000-8000元/kW,远高于其他储能方式。

本文来自知之小站

 

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