近日，吉林白城市與國家電投吉林電力股份有限公司簽定風能制氫一體化項目協(xié)議，計劃利用風電進行電解水制氫，打造零排放的“綠色氫氣”產(chǎn)業(yè)鏈。這是繼河北沽源風電制氫綜合利用示范項目落地后，我國又一風電資源富集地走上風電制氫之路。站在氫能的風口，風電制氫到底有沒有前景？
（文丨本報實習(xí)記者 李麗旻）
“棄風”制氫可持續(xù)嗎
我國風能資源豐富的地區(qū)主要分布在“三北”地區(qū)、東南沿海等，但多年來，受到電力消納能力的限制，我國目前仍存在一定的“棄風”現(xiàn)象。然而隨著國家大力推廣氫能，風電資源豐富卻發(fā)電受限的地區(qū)看到了契機。
以“棄風”制氫，對地方政府而言，不僅解決了本地風電消納難題，突破了外送電力的限制，更可能為地方帶來千億元級的“氫能經(jīng)濟”。看起來一舉多得，現(xiàn)實果真如此嗎？有業(yè)內(nèi)人士指出，棄掉的風電也存在成本，如何界定“棄風”成本仍需探究。
“使用棄風電量制氫是一個偽命題，其邏輯錯誤在于將‘棄風限電’視為一種正常普遍情況。然而，依據(jù)《可再生能源法》等法律法規(guī)的規(guī)定，對于風電等可再生能源電力，應(yīng)該實施全額保障性收購政策。”中國可再生能源學(xué)會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖認為，“現(xiàn)在所謂的用‘棄風電’采暖也好，制氫也罷，本質(zhì)上應(yīng)該是一種消納低谷電量的方式，但低谷電量不能等同于棄風電量。”
北京低碳清潔能源研究院新能源中心助理主任何廣利表示：“棄風制氫并不是一種可持續(xù)的模式。‘棄風制氫’的概念已問世多年，但到目前為止，仍沒有適合推廣的模式。由于風力發(fā)電本身具有波動性，而‘棄風’更是具有隨機性，在無法并入電網(wǎng)的情況下，直接利用不穩(wěn)定發(fā)電來源對制氫設(shè)備壽命、可靠性將造成負面影響且經(jīng)濟性有待商榷。”
風電制氫仍面臨高成本制約
記者進一步了解到，風電制氫作為一種低碳綠色的制氫方法，早在100多年前就已問世。發(fā)展至今日，全球范圍內(nèi)常見的風電制氫系統(tǒng)主要構(gòu)成包括風力發(fā)電機組、電解槽、氫氣儲藏系統(tǒng)、電網(wǎng)等。資料顯示，我國的風電制氫項目通常采用的有兩種模式。一種則是首先利用風力發(fā)電并網(wǎng)，按照總量在制氫的用電端通過電網(wǎng)供電實現(xiàn)制氫。這樣一來，電網(wǎng)解決了風電本身的波動性問題，制氫設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運行，但仍需依賴當?shù)仉娋W(wǎng)，相關(guān)費用也將折算入風電制氫的成本中。另一種則是利用風電直接連接設(shè)備進行制氫，但風電的波動性將對設(shè)備壽命造成不利影響。
有專家指出，隨著國家電力系統(tǒng)發(fā)展，未來我國電力市場將實現(xiàn)供需平衡，按照風電足額上網(wǎng)、以正常的電力價格進行制氫成本核算，才是衡量風電制氫是否具有經(jīng)濟性的關(guān)鍵。
何廣利指出，以上述兩種方式進行風電制氫，氫制備成本目前均維持在20-30元/千克左右，而煤制氫成本則能夠控制在12元/千克的水平，從經(jīng)濟性上來看，風電制氫仍不具備優(yōu)勢。
秦海巖認為，氫能作為二次能源，它的獲取離不開一次能源，無論是可再生能源，還是化石能源，在技術(shù)上都能夠用于制氫。因此，氫能是不是清潔能源，不能只考慮在使用中氫能是零排放，更要考慮制氫的過程中，是不是清潔，是不是低碳。
也有業(yè)內(nèi)人士向記者表示，煤制氫技術(shù)路線生產(chǎn)的氫氣并非“綠色氫氣”，生態(tài)環(huán)境成本沒有計算其中。對比煤制氫和風電制氫的成本并不能僅僅著眼于生產(chǎn)制造成本。
大規(guī)模推廣仍待時日
盡管全國多地都有“綠色制氫”示范項目的建設(shè)計劃，業(yè)內(nèi)專家指出，對風電制氫來說，找到合適的發(fā)展模式并進行大規(guī)模推廣，仍需時日。
從技術(shù)層面來說，何廣利告訴記者，直接利用風能進行電解水制氫，制氫設(shè)備仍需要克服風能波動性帶來的問題。“就目前技術(shù)水平來看，直接利用風電進行電解水，針對風電的波動性，控制設(shè)備的響應(yīng)時間是需要突破的技術(shù)難點。根據(jù)日本研究報告，波動性和頻繁啟停對堿性電解水壽命有很大影響，但國內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)較少，風電波動對電解水設(shè)備造成的影響仍有待深入研究。”何廣利說。
同時，何廣利指出，就目前情況來看，堿性電解水制氫這一技術(shù)已經(jīng)走向成熟，但這一成熟技術(shù)仍需要在穩(wěn)定工況下進行。“將不穩(wěn)定發(fā)電的風電轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)供電，不論是并入電網(wǎng)或是加上區(qū)域儲能系統(tǒng)，都將帶來額外的經(jīng)濟投入。”何廣利說。
多位業(yè)內(nèi)人士指出，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)當遵循市場規(guī)律，由市場主體決定走什么樣的技術(shù)路線，在市場機制的引導(dǎo)下逐步邁向成熟，最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
延伸閱讀： 國內(nèi)風電制氫項目一覽
2009年 國網(wǎng)上海市電力公司啟動“風光電結(jié)合海水制氫技術(shù)前期研究”項目。該項目對風電、光伏制氫提出了多種應(yīng)用方案，并以東海風電場為例，開展了風、光電制氫的綜合效益評價。
2014年4月 由中國節(jié)能環(huán)保集團公司負責的國家863計劃“風電直接制氫及燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)研究與示范”項目啟動。該項目在中節(jié)能風電公司張北分公司建設(shè)風電場，制氫功率為100kW，燃料電池發(fā)電為30kW。
2014年10月 由國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院負責的“氫儲能關(guān)鍵技術(shù)及其在新能源接入中的應(yīng)用研究”項目啟動。氫儲能實驗室平臺包括30kw光伏模擬、2Nm3/h堿性電解水制氫、16Nm3合金儲氫以及10kw質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池實驗?zāi)K。
2015年4月 由河北建投新能源有限公司投資，與德國McPhy、Encon等公司聯(lián)合開展的中德合作示范項目——沽源風電制氫項目啟動。該項目在河北沽源投建10MW電解水制氫系統(tǒng)，配合200MW風電場制氫，項目建成后，可形成年制氫1752萬標準立方米的生產(chǎn)能力，成為我國目前最大的風電制氫示范項目。
