當(dāng)天下午，在“儲(chǔ)能與綜合能源服務(wù)”分論壇上，華中科技大學(xué)研究院、教授發(fā)表了主旨演講。他表示，氫能作為可再生能源的話，有高載能、多用途、零排放，將來能源版圖里邊占有很重要的地位。
“以后整個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)有可能有一個(gè)電網(wǎng)、還有一個(gè)氣網(wǎng)，所以氫能在能源綜合利用方面是很好的補(bǔ)充。”涂正凱說。
他還稱，到2022年，國內(nèi)氫氣市場(chǎng)規(guī)模將突破100億左右。但目前，制氫行業(yè)主要集中天然氣制氫、甲醇制氫、煤電廠制氫，對(duì)于電解水制氫沒有廣泛的推廣和應(yīng)用。
以下是演講實(shí)錄：
我匯報(bào)題目是《制氫及燃料電池發(fā)電技術(shù)》，我匯報(bào)分五個(gè)方面。
一、制氫發(fā)電技術(shù)
剛才裴總從大的方面講儲(chǔ)能發(fā)展和目標(biāo)，我們從小的方面就是氫能電池角度談一談，在整個(gè)電力系統(tǒng)或者綜合能源的作用。氫能是綠色能源，在電力轉(zhuǎn)化以及電力脫炭方面有非常重要的作用，所以各國都制定相應(yīng)的政策推動(dòng)氫能發(fā)展。
為什么講氫能?因?yàn)檫@是全球趨勢(shì)，由于停電造成的損失，包括傳統(tǒng)集中式的能源管理方法與分布式能源管理模式的沖突，再有傳統(tǒng)的柴油機(jī)碳排放、還有分布式能量管理的問題，所以氫能是很好的補(bǔ)充作用。
那么氫能作為可再生能源的話，有高載能、多用途、零排放，將來能源版圖里邊占有很重要的地位，而且可再生能源不再依靠單獨(dú)的電網(wǎng)，以后整個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)有可能有一個(gè)電網(wǎng)、還有一個(gè)氣網(wǎng)，所以氫能在能源綜合利用方面是很好的補(bǔ)充。
國內(nèi)到2022年，整個(gè)氫氣市場(chǎng)規(guī)模將突破100億左右，但是目前制氫行業(yè)主要集中天然氣制氫、甲醇制氫、煤電廠制氫，對(duì)于電解水制氫沒有廣泛的推廣和應(yīng)用，一方面陸上風(fēng)電、海上水電，主要電解水制氫存在技術(shù)瓶頸，海上如果大規(guī)模直接制氫是重要的方向，目前受到技術(shù)限制，電解效率非常低。
燃料電池它是一種將儲(chǔ)存化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的裝置，原料就是氫，把氫氣中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能，陰極是空氣，陽極就是氫氣，根據(jù)工藝大小分類可以分為便捷式、固定式、移動(dòng)式，應(yīng)用場(chǎng)合也不一樣的。
燃料電池目前主要問題還是我們關(guān)鍵材料、關(guān)鍵零部件與國際上有很大的差距，首先質(zhì)子交換膜，“十二五”是1200毫安，到“十三五”末做到1600毫安，發(fā)電功率有很大的提升，也可能造成電池成本大幅下降;
另外就是催化劑，燃料電池目前商業(yè)化就是火碳，如果低鉑等是方向;第三是氣體擴(kuò)散層，也是“十四五”重要的突破口;第四雙極板，組合氣體同時(shí)對(duì)外集流，現(xiàn)在主打產(chǎn)品是石墨板，現(xiàn)在可以做到和日本工藝密度相當(dāng)?shù)碾p極板結(jié)構(gòu);最后是空壓機(jī)，現(xiàn)在90%以上都是進(jìn)口。
燃料電池確實(shí)存在很多期待突破的關(guān)鍵技術(shù)，但是從十五到十三五，燃料電池整體有很成熟的進(jìn)步，而且成本可以做到3000—4000美元。燃料電池第一高效、第二清潔、第三安全、第四無污染，所以應(yīng)用場(chǎng)合非常廣泛，對(duì)于城市分布式能源、包括軍用電源、包括交通領(lǐng)域、數(shù)字中心、通訊基站備用電源、以及偏遠(yuǎn)山區(qū)分布式供能，都是燃料電池可以發(fā)揮很好作用的場(chǎng)合。
燃料電池2019年出貨量突破1100兆瓦，出貨量里邊電池主要分三個(gè)領(lǐng)域，便捷式、固定式、交通領(lǐng)域，其實(shí)臺(tái)套來說交通領(lǐng)域不占多數(shù)，但是交通領(lǐng)域單電池體量比較大，每個(gè)都是百兆瓦以上，所以占主導(dǎo)作用。
二、燃料電池分布式發(fā)電技術(shù)
燃料電池有那么多優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用場(chǎng)合第一個(gè)就是分布式發(fā)電技術(shù)。對(duì)于分布式發(fā)電技術(shù)，燃料電池優(yōu)勢(shì)是哪些?
主要包括 1、模塊化和可擴(kuò)展;2、易安裝和環(huán)境友好;3、用戶獨(dú)立供電;4、良好的調(diào)峰作用;5、零排放;6、工作的時(shí)候噪音低。
燃料電池實(shí)際上有很多種類，現(xiàn)在最常用的兩個(gè)，第一個(gè)PEMFC，一個(gè)是SOFC，PEMFC工作溫度70-50度，SOFC工作溫度700度，工作溫度不一樣決定工作模式不一樣，對(duì)于SOFC一般固定電站，因?yàn)閷?duì)壽命造成很大的影響。
有了燃料電池以后，可以把傳統(tǒng)的電網(wǎng)和新網(wǎng)有機(jī)結(jié)合起來，能源或者太陽能發(fā)電，第一部分解決住宅居民用電、第二可以返回電網(wǎng)，燃料電池對(duì)于電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)節(jié)有很好的補(bǔ)充作用。
燃料電池它用的氫，生成是水，這個(gè)水又是我們電網(wǎng)電解主要的來源，所以將來與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比的話，我們?nèi)绻M建由電變氣，以及氣變電兩種模式，可以把傳統(tǒng)電網(wǎng)和氣網(wǎng)有機(jī)結(jié)合在一起，將分散、分布式電源相互協(xié)調(diào)起來，保證電網(wǎng)可靠性和安全性。
對(duì)于電解來說舉一個(gè)例子，1兆瓦輸出燃料電池系統(tǒng)占地面積很小大概12米左右、高13米左右，長(zhǎng)4米左右，而且總重量35-100噸左右。如果電解和供電全部加在一起，16兆瓦是30兆帕和50兆帕，現(xiàn)在可以做到150兆帕，總共面積650平方米，非常小的體積，所以燃料電池體積密度很高的。除了可以用風(fēng)電也可以碳電，燃料電池需要場(chǎng)景400米。
三、燃料電池分布式良好補(bǔ)充
分布式能源在美國、日本、丹麥、德國等國家得到廣泛應(yīng)用，而且分布式能源是我國重要的保障，我國發(fā)改委、能源局都制定相關(guān)政策推動(dòng)分布式能源的發(fā)展。我國分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀，前面很多專家都提到，實(shí)際上到2019年突破4000萬千瓦時(shí)，在可再生能源里邊主要一部分就是燃料電池，最有代表性是日本，2018年已經(jīng)突破25萬臺(tái)套，到2030年目標(biāo)想做到530萬臺(tái)套，對(duì)于燃料電池分布式比例和市場(chǎng)前景，不管國內(nèi)還是國際一致看好。
目前中國燃料電池主要沿海地區(qū)，燃料電池從舊基建到新基建非常廣泛的應(yīng)用，5G、數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、包括軌道交通，能源里邊有燃料電池汽車充電樁，燃料電池在新基建方面發(fā)揮重要的作用。
特別是中心基站，由4G向5G發(fā)展，2009年的時(shí)候是2000千瓦，如果升成5G可能10萬千瓦以上，以前燃料想氫從哪里來?現(xiàn)在可能風(fēng)電、光電補(bǔ)充，也可以波谷進(jìn)行補(bǔ)充，燃料電池在通訊基站應(yīng)用以后，壽命比較長(zhǎng)一般10-15年，而且可以遠(yuǎn)程監(jiān)控，監(jiān)測(cè)氫氣產(chǎn)品剩余壓力，就可以及時(shí)補(bǔ)充氫氣。
實(shí)際上2009年和中國移動(dòng)首先示范兩臺(tái)，運(yùn)行兩年燃料電池狀態(tài)還非常良好，通過燃料電池遠(yuǎn)程監(jiān)控模式的話，以前每個(gè)基站一到兩個(gè)人，現(xiàn)在一個(gè)人可以管幾萬的基站，全程遠(yuǎn)程監(jiān)控，大大節(jié)省人力成本。
燃料電池在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，大規(guī)模應(yīng)用有供電的問題，今年科技部也列了一個(gè)重大專項(xiàng)，解決燃料電池用它用于熱電聯(lián)供，我們單位把這個(gè)項(xiàng)目拿下來，想做兩個(gè)示范，第一個(gè)珠海做數(shù)據(jù)中心3000千瓦，第二個(gè)新奧在北方做30千瓦熱電聯(lián)供，兩套燃料電池。燃料電池可以回歸電網(wǎng)，和光伏、儲(chǔ)能、充電樁有機(jī)結(jié)合起來，也是有效的儲(chǔ)能原件。
作為我們民用來說，燃料電池在江蘇、上海都有一些新能源小鎮(zhèn)的示范項(xiàng)目，這里邊很大一部分就是氫，2008年李克強(qiáng)總理到德國的時(shí)候，當(dāng)時(shí)德國大規(guī)模風(fēng)光氫去哪里?50%以上是氫，第一熱度比較高、第二碳排放比較少，大規(guī)模風(fēng)光以后氫去哪?第一進(jìn)到天然氣網(wǎng)，我國有示范，新加坡可以到15%，我國現(xiàn)在不到5%，如果大規(guī)模電解氫第一可以進(jìn)入天然氣管網(wǎng)。
我們家電應(yīng)用熱電聯(lián)供，相當(dāng)于氫電池綜合能源分布，主要兩個(gè)燃料電池模式，目前對(duì)CCHP技術(shù)有比較多的困難，第一個(gè)LNG技術(shù)，系統(tǒng)集成上邊需要進(jìn)一步突破;第二燃料電池大規(guī)模示范比較少，目前燃料電池與熱電聯(lián)供能量管理模式還需要進(jìn)一步突破，這是我們?nèi)剂想姵胤植际侥茉蠢镞呌龅降膯栴}。
四、氫氧燃料電池技術(shù)
氫氧燃料電池也是一種，原來用的是空氣，為什么談氫氧?氧氣來源于電解的氧氣，用在儲(chǔ)能罐里邊，為什么氫氧重要性比較高?以前沒有大規(guī)模分裝電解水，現(xiàn)在如果電解水以后，電解水陽極反過來是氧氣、氫氣，正好比例可以為燃料電池發(fā)電，實(shí)際上理論可以做到完全閉合，就是電解水生成氫和氧，氫和氧形成水，水又回到電解槽，完全閉合。
燃料電池有區(qū)別，第一個(gè)壽命區(qū)別，最大問題水管理造成的問題，氫氧和氫風(fēng)最大區(qū)別，氫氧需要生成氧氣排，有很多技術(shù)需要突破，2010年做到現(xiàn)在有很多問題許多突破，優(yōu)勢(shì)把電解水完全消了，不需要外邊空氣，對(duì)外界空氣影響比較小，可以在海島地方直接埋地下不受空氣環(huán)境影響，第二個(gè)燃料電池水如果回收的話，它不需要水可以無人值守，第三沒有氫氣排放，也就沒有安全隱患。所以燃料電池如果把電解水和氣體全部密閉循環(huán)的話，就可以不受自然災(zāi)害、空氣污染的影響，而且任何地方都可以運(yùn)行，所以將來電解水大規(guī)模推廣一個(gè)非常重要的燃料電池技術(shù)。這是我全部匯報(bào)，謝謝大家!
(根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核)
