看日本作为“氢能社会”倡导者的商业化之路

2019-08-20 16:56  来源:能源发展网  浏览:  

氢能产业目前正在全球乘风而起,多个国家都制定了相关发展规划。其中,日本作为“氢能社会”的倡导者,相关产业链已初现雏形。此前北京国发智慧能源技术研究院曾撰文梳理了全球氢能产业发展情况。

为抢占产业技术开发的制高点,进一步推动氢能零碳化发展,近年来,日本官产学研携手,分别在福岛县和山梨县试点了两个可再生能源制氢示范项目。

福岛项目旨在建立新能源制氢的商业模式和大规模实证所涉及的技术开发,山梨项目则针对新能源发电的不确定性,计划通过开展光伏制氢,研究平滑出力的新途径。

福岛:全球最大水电解系统即将建成

“福岛氢能研究项目”由日本新能源·产业技术综合开发机构(NEDO)牵头,东芝公司、东北电力公司、岩谷产业株式会社共同承担。

该项目位于福岛县浪江町的棚盐产业园区,占地面积约22公顷。东侧的4公顷是制造氢气的相关工厂,北侧、南侧和西侧共18公顷,全部被太阳能电池板覆盖,规模约为20MW。

据了解,福岛项目采用碱性水电解系统,最大水电解功率为10MW,最大氢气产能可达每小时2000Nm3。建成后,将是迄今为止全球最大规模的水电解系统。该系统计划于2019年10月完工进入试运行,并预计于2020年7月开始全面运营。

水电解设备的建筑外观及内部情况

新能源制氢需要克服诸多技术挑战。例如,需要开发预测和控制技术,建立大数据平台,通过跟踪电力需求变化情况,以及测算光伏发电量制定预案,提前预判氢产量,并基于这些动态的数据,来控制整个氢能制造和储运过程。

除此之外,氢能要成为实用能源,还面临一个巨大的挑战——降低制造成本。利用太阳能和电网的电力,以最低的成本生产氢气,正是福岛项目的主要目标。

虽然日本的光伏电价已经逐年降低,但电力市场的价格更为低廉。因此,福岛项目计划购买拥有绿证的无碳电力,以电源多元化等手段来降低成本。据日本经济研究中心预计,项目投产后,氢产量将达900吨/年(1000万Nm3),其中仅有22%来自项目园区内的光伏发电,从电网中购买的“绿电”将成为主要电源,产氢量约为700吨/年。

山梨:以光伏制氢构建无碳社会

与福岛不同,日本山梨项目旨在开发P2G(PowertoGas)系统技术构建无碳氢能社会,主要措施是利用光伏电解水制氢开展调峰辅助服务,并将生产的氢气应用于运输、以及工厂园区,建立商业模型,进一步减少化石能源消费。

该项目由山梨县企业局、东京电力公司共同运营。项目总规模约15公顷,总发电量约为11兆瓦,基本上是东京电力的商业电源。

山梨项目选择每日清晨、傍晚,以及正午时间光伏发电波动较大的时段生产氢气,其他时间的优质电能则出售给电网。

与福岛项目不同,山梨项目规模较小。目前,实验设施使用的光伏组件为35kW,氢产能仅有5Nm3/h。预计到2020年12月,随着水电解设备开始启用,生产规模将提升至1.5MW,氢气产能将达到340Nm3/h(规划目标为370Nm3/h)。

此外,山梨县也在同时布局下游的应用环节,积极打造氢能“硅谷”。目前,已经建成氢能技术中心,可为车辆提供氢气填充等下一代技术实证。同时,山梨县产业技术中心拥有燃料电池性能试验设备,多年来一直为日本燃料电池技术提高提供支持。

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