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氫氣可以用作儲存風能的媒介

作者:中國儲能網新聞中心 來源:氫能源網 發布時間:2019-08-04 瀏覽:
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風力發電所產生的電能除了可以輸送給電網或者直接應用外,還可以儲存起來。氫氣可以用作儲存風能的媒介,這種儲能方式具有獨特的優勢。

首先,電解水制氫過程中,隨著電流流過,會在電極兩側生成氧氣和氫氣。假設電解裝置的效率為100%,則生成1千克氫氣需要消耗39千瓦時的電。而在現實中,最好的電解裝置的效率大約為80%。使用效率為80%的電解裝置,生成1千克氫氣需要消耗50度電。生成的氫氣用管道輸送到儲氫裝置中。為了避免氫氣壓縮或冷卻液化的高成本,一個很好的選擇是將氫儲存于金屬氫化物懸浮液中。即采用很小的金屬微粒與合適的分散劑,可使鎂金屬微粒永久性保持懸浮狀態。在適當壓力和溫度下,使用氫化反應器,鎂的懸浮液將快速吸收氫氣,在反應器中生成的氫化鎂懸浮液,從而在環境條件下大量儲氫。氫化反應器在生成氫化鎂懸浮液的同時產生熱。這些熱能大約是氫氣熱值的30%,其中的大約10%或其三分之一可用來做有效功,例如用來發電。其余的熱能可以用來供暖或熱水。這樣,氫化反應過程的效率將達到110%-130%。

這些儲存氫的懸浮液具有多重選擇。

其一,氫氣可以在原地重新釋放,用于驅動燃氣渦輪機發電。風力發電廠主可以選擇實時或先于電力市場銷售,時間和價格都由電廠主自己決定。因為通常夜晚刮風的次數比白天多,而白天的用電量比晚上多,晚上電的批發價格一般是0.02美元每千瓦時或者更少。據《商業周刊》報道,2009年年初至今德克薩斯州的輸電網電的批發價格接近于零或低于當時價格的11%。所以在那個時侯,連接在電網上的風力發電設備實際上是在賠著錢向電網供電。為什么這么說呢?因為大型的煤電廠和核電廠不希望改變他們的發電量,這種發電量變化的循環會導致過發電設備早磨損和高成本。風力發電廠享受著美國聯邦稅務所0.022美元的稅收補貼。因此,只要電的價格沒有降到-0.022美元,風力發電廠仍可以盈利。

其二是使用氫懸浮液將風能儲存起來。風不可能一年四季不間斷的吹,而電網又不能僅僅依靠風力發電供應所有的電能。一般說來,風力發電廠輸出的電能只有15%可作為可靠能量。這意味著對于一個500兆瓦的風力發電廠,僅僅有75兆瓦被ISO視為可發電的能量。通常為保證風力發電輸出電能的穩定性,需要附加一個天然氣電廠,這就在一定程度上影響了風力發電的零碳排放。以下是一個500兆瓦風力發電廠提供的150兆瓦發電量100%用氫儲存并驅動燃氣輪機發電的例子。在這個例子中,ISO認為風力發電占電網30%的電能。

圖中,灰褐色部分代表被氫儲存的電能,藍色部分被風力發電機傳送到輸電網,紅色部分來源于氫驅動燃氣發電機。橫坐標代表輸送到輸電網的電能中來源于風力發電機和燃氣發電機的電能所占比率。一年里大約45%的時間,這150兆瓦的電能來源于實時風能,并將多余風能儲存起來。大約40%的時間里,電能來源于風能和燃氣發電機協同供電。大約15%的時間,電能僅來源于燃氣發電機。綜上所述,采用氫存儲風能的優勢主要有:

1.分送電力時可要求更高的價格。

2.網并聯可以采用較小的容量——而不用將其設計為適于風力發電廠最大供電量。

3.不需燃天然氣發電廠。

4.燃氫氣的發電機可以替代天然氣發電機。

5.風力發電機只要在有風的情況下就能全天發電。

關鍵字:氫能

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