風力發(fā)電制氫 氫氣由于其能量密度高、使用壽命長、儲存和運輸方便，適合大規(guī)模地綜合開發(fā)、使用和儲存風能。風氫聯(lián)產已成為一些國家解決風能電網“瓶頸”問題的重要手段。它不僅可以提高性能質量，還可以為進一步廣泛使用提供綠色環(huán)保的氫氣。 風氫發(fā)電的初衷是解決風能作為一種儲能的可能性的間歇性問題。 2004年，美國啟動了Wind2H2項目，該項目致力于研究風力發(fā)電的氫能儲存技術。利用“廢”風電電解水制氫儲能，不僅可以解決風力任務問題，還可以利用氫氣發(fā)電，提高電網的協(xié)調性和可靠性，而且整個過程清潔環(huán)保，不產生二氧化碳。 然而，風氫耦合的能量轉換效率相對較低。以目前的技術水平，“風氫電”的轉換效率不足40%，不適合大規(guī)模生產和應用。因此，未來風氫耦合的重點應該是更具前景的模式“風電制氫”。 未來，隨著氫能應用的多樣化和普及，對氫氣的需求將顯著增加，風電制氫將從基于電網的輔助制氫轉變?yōu)榛陔娋W的專用制氫模式。在消除并網發(fā)電廠的成本后，風力發(fā)電大規(guī)模制氫的盈利能力將進一步提高。 風力制氫的關鍵技術是水電解。水電解制氫有三種主要技術：堿性水電解、純水質子交換膜（PEM）水電解和固體氧化物電解質電池（SOEC）水電解。 堿性水電解制氫技術和PEM水電解制氫工藝現已商業(yè)化。前者相對成熟，后者由于成本較高，暫時處于商業(yè)化測試的早期階段。SOEC雖然效率很高，但仍處于研發(fā)示范階段。 常用水電解制氫技術的比較 在輔助電網連接的風-氫耦合模式中，風和電被用于制氫。由于風能的間歇性和隨機波動特性，要求水電解裝置在不穩(wěn)定的性能條件下具有安全、可靠和高效的制氫能力。 堿性水電解制氫裝置在當前技術水平下的冷啟動響應和功率波動條件下的制氫質量較差。然而，PEM可以快速反應并適應風電場的功率波動，但投資成本較高，因此目前不適合大規(guī)模生產和應用。 綜上所述，如果未來大規(guī)模風電制氫采用專屬制氫的非電網模式，可以考慮堿性水電解技術和PEM水電解技術的協(xié)同使用：堿性水電解廠是主要設備，并且其低成本優(yōu)勢可用于大規(guī)模安裝；PEM水電解設備用作輔助設備，其快速響應優(yōu)勢用于適應風力波動。 2.2核能制氫 核能可用于實現高效、大規(guī)模和無碳的氫氣生產。核制氫技術的研發(fā)為未來大規(guī)模供應氫氣提供了有效的解決方案，也可以為高溫反應堆工藝的熱應用開辟新的用途，這對中國未來能源轉型的實施具有重要意義。 核能在非發(fā)電領域的未來應用備受關注。在第四代核電站系統(tǒng)的六種反應堆類型（鈉冷快速反應堆、氣冷快速反應器、鉛冷快速反應反應器、鹽熔反應器、超臨界水反應器、氣冷超高溫反應器）中，具有固有安全性、高輸出溫度、，并且充分的性能被認為非常適合氫氣生產。 核能制氫主要利用核反應產生的熱量。如圖2所示，核能制氫的技術途徑包括：高溫重整烴制氫、熱化學分解水制氫、高溫蒸汽電解制氫和核電電解水制氫。