华能集团王鹏杰: 非并网可再生能源电解制氢是重要的技术方向

氢促会获悉，在2021SNEC国际储能和氢能与燃料电池(上海)技术大会召开期间，我会副会长兼秘书长张宇应邀主持6月4日主题为“可再生能源制绿氢技术、装备与案例”的论坛，中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司主管王鹏杰在论坛发表了精彩地演讲。

王鹏杰表示，可再生能源电解制氢是实现氢能低碳化发展的重要途径，非并网可再生能源电解制氢是重要的技术方向，制氢设备、控制系统、多环节耦合方面还需进一步探索。

王鹏杰介绍说，加快能源消费领域电气化进程，助力实现碳达峰，其中氢能是非常重要的实现技术。在绿氢产业规划方面，华能集团提出了“两线两化”的发展构思。“在北线规划了综合基地，结合内蒙古等煤化工打造现代煤化工产业示范基地，进行绿氢和对灰氢的替代，在有条件的情况下向京津冀地区进行输送。东线规划了2000万千瓦海上风电发展带，主要围绕东部发达的沿海城市，山东、江苏、浙江，与这些城市的交通、钢铁、分布式能源结合，推动长三角氢走廊建设。西南地区水电丰富，华南装机约1800千瓦，每年弃水的水电约4、5亿度电，采用弃水制氢，结合西南丰富的天然气管网，构建就地能源体系，还可以向川渝供氢。”

日前，华能集团在四川成都建设了西南地区首个13兆瓦电解水制氢项目，推进制储氢一体化示范。“今年年底设备到位，预计明年3月份投入运行。投产后，每天可提供5.6吨氢源，主要服务于四川成都周边城市的公交车和目前的氢能规划。”

王鹏杰告诉记者，华能集团和壳牌在吉林省的风电厂内合作建设了风电电解水项目，这也是目前国内最大的已投运风电动态电解制氢装置。他表示，风力发电直接进行电解制氢消纳可以节省过网费，降低制氢成本。但是直接接入电网时，风电的波动性对制氢系统的适应性、安全性、氢能的变化、耦合等机理尚不明确。

据王鹏杰介绍，该项目的制氢系统在非并网情况下已运行超过5个月。关键指标跟随电源波动制氢系统能够调节负荷，消纳可再生能源的波动。动态运行对氢能的品质会产生一定影响，但变化区间较小，为0.01-0.1%。负荷波动影响制氢系统的温度和能耗，通过改变控制策略可实现降耗，制氢系统可通过短暂热停机保持可再生状态。

关于风电制氢项目的冷启动特性，王鹏杰分享说，“启动时发现电流响应特性达到了秒级，但是压力攀升相对滞后，响应水平在分钟级。最佳运行温度需要约3-4小时。碱性电解槽升温是行业内比较垢病的地方，但是我们发现升温过程中，气体纯度几乎不受影响，只影响电解效率。根据停机测试，执行系统可以在15分钟内完成停机卸压，降温后进行氮气置换，如果用辅助降温的方式可以在2个小时内快速停机，自然冷却约14个小时降为室温，给短暂的风电消纳和快速提供了操作策略的可能。”

安全问题是制氢设备最为关注的问题，“据考察，制氢的操作区间理论上可以降为0%的负荷，但是随着制氢功率下降，气体纯度降低，杂质含量增高，安全风险随之下降。氢的爆炸极限为4.0%-75.6%，通过研究发现操作下限目前达到了30%。”王鹏杰表示。