站在2030年建成12億千瓦、2060年碳中和的國家戰(zhàn)略當口，我國的風(fēng)電發(fā)展還缺少機遇嗎？
事實上，在“30 60”這樣可遇不可求的歷史機遇中，以風(fēng)電為代表的可再生能源最大的掣肘是消納能力的提升?？稍偕茉创笠?guī)模發(fā)展的前提，取決于多元化消納渠道與消納方式的拓展。在降低度電成本的同時，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，采取如可再生能源制氫、多電源一體化建設(shè)、微電網(wǎng)直供電等模式，提高消納能力，促進產(chǎn)業(yè)整體效益的提高。
在氫能被推上風(fēng)口的今天，氫能產(chǎn)業(yè)也成為可再生能源更大規(guī)模發(fā)展的必要的手段。
燃料電池對風(fēng)電的帶動作用
近日這樣一條信息在業(yè)內(nèi)傳播：12月13日晚間，吉電股份與國家電投氫能科技公司簽署協(xié)議，雙方將利用各自優(yōu)勢，共同開拓氫能市場，圍繞燃料電池推廣應(yīng)用、PEM 制氫設(shè)備研發(fā)制造等開展廣泛合作引導(dǎo)和推動燃料電池、PEM制氫等關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
協(xié)議中提到的“PEM 制氫”即水電解制氫技術(shù)。而吉電股份作為國家電投旗下控股公司，截止2020年上半年，其新能源裝機422.22萬千瓦，這或許就是雙方開展優(yōu)勢合作的前提。
可再生能源制氫可以簡單得理解為“風(fēng)光發(fā)電—電解水—制氫制氧—氫能—應(yīng)用”流程。根據(jù)國際氫能專委會預(yù)測，到2030年，氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用將達到17%的份額，在熱電聯(lián)產(chǎn)中將達到19%。從我國近年來對于新能源汽車的政策支持來看，交通領(lǐng)域應(yīng)用已成為目前氫能發(fā)展的強勁動力。
電能作為燃料電池的上游產(chǎn)業(yè)，此前業(yè)內(nèi)存在諸多“棄風(fēng)電量制氫”的呼吁，但隨著三北地區(qū)棄風(fēng)棄光率的逐年下降，以及外送通道的落實，使得“棄電”已不僅是“綠氫”最具價值的選擇。而從更大的規(guī)模上促使氫能產(chǎn)業(yè)與可再生能源聯(lián)合的“雙打”模式無疑是一個即落實了消納又能促進能源轉(zhuǎn)型的雙贏選擇。
數(shù)字顯示，以千萬千瓦風(fēng)電基地1小時生產(chǎn)1000萬千瓦時的電量、5千瓦時電能產(chǎn)生1立方米氫氣來計算，千萬千瓦風(fēng)電基地1小時可以生產(chǎn)200萬立方米氫氣，相當于24000噸優(yōu)質(zhì)煤炭熱值的能量。
有業(yè)內(nèi)專家指出，如果將全球最大的風(fēng)電開發(fā)商國家能源集團（截至2019年底國家能源集團風(fēng)電裝機超4000萬千瓦）的風(fēng)電所發(fā)電量全部用來制氫，按照當前燃料電池汽車每天消耗量來看，也僅能供20萬-25萬輛車使用。
根據(jù)2019年《中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》顯示，氫能將成為中國能源體系中的重要組成部分，若2050年氫能應(yīng)用達到10%，則需氫氣量約6000萬噸，氫能在交通運輸和工業(yè)領(lǐng)域得到普及應(yīng)用，氫燃料電池車將達到500萬輛/年。如此看來，燃料電池產(chǎn)業(yè)的擴大對上游可再生能源發(fā)電的帶動無疑是巨大的。
正在起飛的產(chǎn)業(yè)
2020年9月，財政部等四部委發(fā)布《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》，在燃料電池汽車示范城市申報指南中明確規(guī)定了氫的來源問題，鼓勵低碳氫，當然也包括可再生能源制氫。
可以說，相對于化學(xué)制氫、煤炭制氫，可再生能源制氫解決的是碳排放的問題，而氫能屬于二次能源，具有零碳排放的顯著優(yōu)勢。隨著上游電源成本的進一步下降，氫能成本也隨之降低，無論是從減碳角度，還是從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來講，未來風(fēng)電制氫都將是行業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。
目前國際上已不乏海上風(fēng)電制氫的項目案例，如全球首個海上風(fēng)電制氫示范項目荷蘭PosHYdon風(fēng)電場，以及全球首個商業(yè)化海上風(fēng)電制氫項目Hyport Oostende。在由全球能源巨頭沃旭投資建設(shè)的1.4GW的Hornsea2海上風(fēng)電場中，部分海上風(fēng)電轉(zhuǎn)化為氫能，為英格蘭北部的一家石油和天然氣廠提供動力。
在國內(nèi)，張家口已經(jīng)成為我國氫能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用的標桿城市，其氫燃料電池整車制造等上下游產(chǎn)業(yè)配套、以氫燃料電池為重點的全產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成。據(jù)最新報道顯示，目前張家口全市已投運氫燃料電池公交車244輛，是全國燃料電池汽車運行數(shù)量最多、最穩(wěn)定的城市之一，在氫能示范應(yīng)上處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。
依托優(yōu)越的風(fēng)電資源，待張家口當?shù)睾ｇ隊?、建投沽源制氫項目二期等項目投產(chǎn)后，2021年底張家口日制氫能力可達38噸。
市場空間巨大
燃料電池汽車的燃料經(jīng)濟性決定了使用成本。如果說大力發(fā)展可再生能源制氫唯一的問題是成本的話，那么隨著風(fēng)、光發(fā)電的度電成本逐年降低，可再生能源與氫能這兩個產(chǎn)業(yè)將很快具備緊密耦合的條件。
專家介紹稱，按照當前市場氫氣價格60-70元/公斤計算，電解水制氫的電費需要控制在0.3元/千瓦時以內(nèi)，才能實現(xiàn)氫氣的經(jīng)濟性。在BNEF最新發(fā)布的“2020年下半年各類電源LCOE”中，新建陸上風(fēng)電項目全球基準LCOE為41美元/兆瓦時，約等于0.26元/千瓦時。隨著國內(nèi)平價，陸上風(fēng)電的LCOE基準還將繼續(xù)降低。
2020年10月，由工信部指導(dǎo)，中國汽車工程學(xué)會聯(lián)合汽車行業(yè)1000多名專家共同修訂編制的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0版》發(fā)布，路線圖要求，2025年燃料電池汽車應(yīng)用達到5萬-10萬輛，并打造1000座加氫站。
以此目標為基準，高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII）預(yù)計，2025年中國氫燃料電池汽車運行對應(yīng)的氫氣年需求量約達49萬噸。如果以“綠氫”做為低碳發(fā)展主力的話，意味著“十四五”期間將會迎來風(fēng)電制氫產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展階段。
來源：北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)
作者：冉小冉
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