氫能發電前景怎么樣

　　風能、太陽能等可再生能源發電具有隨機性和間歇性，與大電網用電高峰不同步，在電網高峰或低谷時，不能及時補充調控，在并入電網時會引起電網電壓的大幅度波動。為此，可能需要建造比風電場總容量大2～3倍的“調壓控制電站”，來調控和抑制這種大量電能的波動，以解決風力發電輸出電能不穩定問題。因此，迫切需要發展大容量、高功率、長壽命、高安全和低成本的儲能技術，實現電網系統的安全穩定，以及可再生能源的充分利用。必須要建立一個高效的儲能系統，下面將分析幾種儲能方式的可行性。

　　“抽水蓄能”，這是一個成熟的技術方案，但是受特定的條件限制，首先要有大量的水源，還要有合適的地形高差，才能夠實現利用水流的落差能量進行調控發電，從而得到穩定的可控制的電能。另外，從規模上看也是差距太大，“劉家峽水電站”，十分巨大的水壩和5臺水輪發電機組，其總發電量也就是130萬千瓦，假設要將1千萬千瓦的電能進行這樣的抽水儲能，那就要搞十個劉家峽水電站和儲能水庫，是現有劉家峽水電站的十倍規模的上、下水庫和10倍的發電機組才能夠滿足需要，這是很難實現的。并且現在已經規劃和建設中的三個國內最大的“千萬千瓦級風電場”來說，都是在極度缺水的地區（2個在內蒙古，1個在甘肅酒泉），平坦的地形（風能資源好的地方都是平坦的地形、地貌），也沒有落差高的地形環境，所以不能應用，能夠使用“抽水儲能”方式調控風電的方式不可能大規模地采用，只能夠小規模地在特殊的有條件的地區才行。

　　使用鉛酸電池肯定不行，沒有這么大的功率容量，并且價格特別貴，大量地使用還有鉛污染問題；鎳氫電池與鋰離子電池受限于這兩種元素的數量限制（全球的儲量也是不多的）和特別昂貴的價格的限制，也不能夠采用；最近還有全釩氧化還原液流電池在研發中，但是多次還原過程中的離子膜污染問題也一直沒有很好解決，要達到實用的程度還要相當長的時間，商業化的應用究竟會不會影響到環境還是未知數。其他的儲能方式，如壓縮空氣儲能、飛輪儲能等都因為效率太低、容量太小，也是不能使用。

　　氫能源是一種最干凈的、可以循環的、可大規模利用的能源方式。可以利用大規模的風電、太陽能電等進行大規模的電解水制氫，會得到大量的最干凈的能源，能夠實現大規模的能量儲存，解決現在模式的風電并網難題并且不會對環境有任何影響。

　　氫氣能源可以長時間儲存、可以管道長距離輸送，可以直接用來大規模發電，更可以提供給汽車、火車、飛機、輪船等

　　移動的交通運輸工具使用，氫氣燃燒利用后除產生能量外，只產生水蒸氣，冷凝后就是純水，實在是最清潔、最環保的能源。地球上有70%的面積是水，作為一種能量的轉換物質，是取之不盡、用之不竭的，風電在這里只是起到了一種能量的轉換，將巨大的風能、太陽能等資源，通過風力能發電→電解海水→制氫制氧→氫氣能源→發電、制熱、炊事、取暖、交通工具使用等過程后又變成了水，這些水返回到大自然的水系統循環中為下一次的能量轉換循環中再利用。我國應該是世界第一大產氫國，大概年產1000多萬噸的氫氣。全世界最大的一個制氫工廠就在我國的鄂爾多斯，是用煤來制氫的，一年能夠生產18萬噸氫氣。還有，我們跟日本一樣，是世界最大的儲氫材料產品國。中國和日本兩國幾乎包了全世界金屬儲氫材料的生產；而且我們的銷售量比日本還大。

　　氫能發電的經濟效益分析：

　　氫氣燃燒熱值很高，除核燃料外，氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142351kJ/kg（32352大卡/千克），是汽油發熱值的3倍。

　　氫氣的密度小，純氫的密度僅為空氣的1/14，為0.0899g/L。

　　1m3氫氣重89.9g，熱值為12797.355kJ（2956大卡）。

　　1kg水電解后不但可以得到1/9kg的氫氣，并且還可以得到8/9kg的氧氣和0.3/10kg的固體物。

　　拿千萬千瓦級風電場來說，假設是滿發，1小時就是1千萬度電，按2.5度電能產生1m3氫氣計算，就可以得到4×106m3氫氣。1m3氫氣的熱值是2956大卡，標煤的熱值是7000大卡，大約2.4m3氫氣的熱值相當于1千克標煤的熱值，拿4×106除2.4得1666666.6千克標煤（我國是按煤當量“標煤”計算熱值的），相當于1600噸標煤的熱值能量，按市場上的優質煤炭熱值一般是5500大卡計算，相當于2100t優質煤炭的能量，也就是說“千萬千瓦級的風電場”1小時所發出的電力進行風電制氫模式，就能夠產生2000t優質煤炭（按煤當量計算）的熱值能量，1天24小時就能夠產生相當于48000t優質煤炭熱值能量的氫氣能量，就算是只有50%的效率，每天也有2萬噸優質煤炭熱值的氫氣能量，一年就是720萬噸優質煤炭能量（2萬噸乘以365天）。

　　這些氫能源是能夠儲存的，既可以直接提供給發電廠發電（燃氣輪機方式，省去產生蒸汽的環節最好），產生的電力在電網高峰需要時大量地并入電網（這是高質量的特別平穩、可調、可控的電流，是電網十分歡迎的高質量電能），得到良好的經濟效益，又可以在電網低谷時脫離電網，將氫氣給大量的使用氫能源的汽車、火車、飛機、輪船等移動交通工具加氫氣能源，立馬就變成實實在在的真金白銀收入，或者是通過管道方式輸送到大城市，提供給千千萬萬的家庭炊事使用，這種模式就是氫能源模式。

　　電解制氫的同時除去產生單項的氫氣外，還有8/9的氧氣產生（純氧），每產生1m3氫氣，同時就可以產生0.45m3氧氣，在產生4×106m3氫氣的同時還產生1.6×106m3的氧氣，這些氧氣也是可以直接賣的商品，大量的機械加工企業的鋼鐵切割和有色金屬的焊接就需要大量的氧氣，其他在醫療衛生、化工還原、污水處理方面都需要大量的氧氣，在高效“燃料電池”工作時也需要大量的氧氣，按2016年市場上一瓶氧氣（容量6～8m3）15～20元），1.6×106m3氧氣，每瓶裝8m3就是20萬瓶氧氣，價值400萬元，這僅僅是這個風電場1小時電解水產生的氧氣效益，1天24小時就是9600萬元的氧氣收入，一年僅憑氧氣就可以收入近300億元，這些收益也是風電制氫效益的一部分。在電解水時還可以回收大量的熱能，這是因為電解的過程中，會有一部分能量變成熱能，這些熱量可以通過熱交換器置換出來，既提高了電解的效率，又得到數量很大的熱能，冬季可以取暖、供魚池加溫等，夏季可以為洗浴提供熱能等，用途是十分廣泛的，總之也是一種很有價值的能源，也是風電制氫、制氧同時的副產品，有實在的經濟效益。

　　電解水制氫的過程中也是對水的濃縮過程，拿海水來說，其含鹽量是3%，1千克海水中含鹽30g，每小時制氫4×106m3時需要消耗海水約4×106千克，合4000t海水，每噸海水中含鹽300千克，就算是只提煉出來一半，也是150千克，4000t乘以150千克等于60萬公斤=600t（1小時的產量），這又是一種伴隨著制氫過程中產生的副產品，都是利用風電產生的，有實際價值的產品。

　　從上述分析可以認為，氫能發電不僅產出巨大，而且可以大幅度地降低風力發電機的制造成本，提供和產出多種有直接經濟效益的產品，達到了大量減少二氧化碳的目的，具有很好的經濟效益和環保效益。

　　氫能發電歷史現狀

　　大型電站，無論是水電、火電或核電，都是把發出的電送往電網，由電網輸送給用戶。但是各種用電戶的負荷不同，電網有時是高峰，有時是低谷。為了調節峰荷、電網中常需要啟動快和比較靈活的發電站，氫能發電就最適合搶演這個角色。

　　更新的氫能發電方式是氫燃料電池。這是利用氫和氧（成空氣）直接經過電化學反應而產生電能的裝置。換言之，也是水電解槽產生氫和氧的逆反應。70年代以來，日美等國加緊研究各種燃料電池，現已進入商業性開發，日本已建立萬千瓦級燃料電池發電站，美國有30多家廠商在開發燃料電池。德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發電方式已引起世界的關注。

　　燃料電池的簡單原最巧是將燃料的化學能直接轉換為電能，不需要進行燃燒，能源轉換效率可達60%—80%，而且污染少，噪聲小，裝置可大可小，非常靈活。最早，這種發電裝置很小，造價很高，主要用于宇航作電源。現在已大幅度降價，逐步轉向地面應用。目前，燃料電池的 種類很多。

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