中国电子工程设计院原副总工程师陈霖:氢能综合能源的初探

2017年12月06日16:49  来源:人民网-中国央企新闻网
 

人民网12月6日电 今天,第二届氢能与燃料电池产业发展国际交流会在广东佛山举行,中国电子工程设计院原副总工程师陈霖新就氢能综合能源的初探做主题报告。

演讲实录

各位新老朋友,各位国内外的朋友,刚才ISO/TC197的Andrei V Tchouvelev先生做了一个很好的全面介绍,包括历史。我今天跟大家的题目是“氢能综合能源的初探”,我早晨一进到会场就开始有人跟我讨论加氢站的问题,一直到中午都是讨论加氢站的事,我今天不想讲加氢站的事了。我今天跟大家介绍的可能认为比较陌生的内容,氢能源综合系统在今后可能是一套很有发展潜力的系统。

我今天的讲话有四个方面,不一定很成熟,我希望氢能源综合系统在未来的氢能产业发展当中,尤其是大家讲的氢能小镇、氢能岛,这个可能对大家有启发。

一、类型氢能源综合系统是利用可再生能源等等各种各样的制氢、副产氢、发电的,一直到最终的产品电、热,通常由可再生能源发电装置、水电解制氢装置被副产清提纯装置、储氢装置、氢燃料电池发电装置。

这种类型是离网(孤岛式)的,我们东南沿海的很多小岛多可以用的。海上采油并网的,与城市电网连接。其次还有太阳能-清凝综合能源系统、风能-氢能源综合系统,水能发电氢能源综合系统,副产氢提纯氢能源综合系统等。再次,究竟什么形式?应该因地制宜,应用各类可再生能源、多种类似氢源,我特别强调因地制宜,必须要根据这个区域、这个地方所具有的资源特点进行选择。还有,应用多元,氢能源综合系统既供电又供热,这是最基本的,但是供热用什么形式?供电怎么样跟现在的电网连接?并且应用当中要充分发挥均衡供需,因为这里面是一个储能系统,这和一般的能源系统不一样,有一个储能系统在里面,因此要考虑供需要协调,要分散和终端应用,它主要是氢能源综合系统的,不是大规模的,而是中规模或者小规模的,主要是分散性和终端应用的特点。比如氢能小镇、氢能岛等等。

这是系统组成和设备,这是一个太阳能氢能源综合系统,这是光伏电池的方阵,这里有一个直流的变换器,也可以通过换热器进行供热。太阳能也可以直接和燃料电池一起,也可以到城市电网去,这是变网型的。

这是风能氢能源综合系统,主要是源头不一样。水能氢能源综合系统或者其他的副产氢的系统也跟这个类似,前面也可能有其他的,只要是一些其他好的氢源,这两种是典型的可再生能源氢能源综合系统。系统是这样一个简单的示意。

下面介绍设备,核心的设备是水电解制氢装置,目前成熟的形式多种多样,尤其这几年已经不仅是碱性水电解,现在还有纯水电解槽、高温水电解槽,我们国家也在研研制,高温水电解槽效率可能以后的效率到85-90%,氢的装备里面电解槽是一个核心的装备,现在水解槽的大小已经很成熟了。我们国家现在的加压装置已经做得很好了,有的小装置也可以做到十几个兆帕了。这里有电耗,3.5-4.5了,工作方式包括手动、自动、无人值守。纯度,用这种装置以后,有的可以直接达到5个9。这是一些现有的或者已经有的各种水电解槽照片,这是电解槽,各式各样的电解槽。

副产氢提纯装置,我们国家在ISO/TC197里面,我们做了一个变压吸附工艺,我们国家已经做得很成熟,我比较建议采用副产氢类型,因地制宜,我们十分关注气源品质和杂质状况,如果里面某些杂质对燃料有影响时,要怎么样处理。我们能否在经济上经济,或者高一点,但是太高的经济代价就没有办法接受了。

氢的储存设备,固定式的储氢罐,包括中压、高压的,上午的老师们已经讲了很多了。我特别讲一下固体储氢装置,为什么我在氢的综合系统装置要多说两句话,因为固定储氢装置对氢的使用有提升作用,也可以看出燃料电池的需要,氢的装置里面未来可以作为一个一定的应用,但是在价格方面,能否得到一个合理的价格。氢能系统能否正常应用,能否经济合理的运用?储氢装置的选择和能力的选择十分必要。这是一种储罐的照片,这是高,这是中压的,这是小型的。

燃料电池,上午有很多专家,我少讲一点。类型各式各样,目前储能的模型主要是pemfc。发电容量按照系统的特点和泳装状况合理确定,综合能源系统很重要的是储能装置和燃料电池的选择,确定了整个系统的是否经济合理的两个重要装置。在这个综合能源系统里面,燃料电池装置的采用,如果仅仅是发电,从能效、经济性讲都比较差一点。还要十分关注供热系统的构成和应用,我知道国内有很多家研究供热系统和供热研究,主要是供热系统的合理问题。

这里我要介绍一小MEM燃料电池,这是我们做副产氢的,我不知道这个协会是否来了,也是属于综合能源系统,又供电又供热,这套装置去年已经在辽宁省建成。性能评价,这套系统是否可以用?我们的氢标准化委员会在2010年、2011年发布的标准,GB-26916-2011的标准,我们制定了一个性能评价。性内评价表现能源利用、能源消耗、经济效益和安全性评价,这个评价方法已经发布了几年,由于当时由国内几家高等院校和机构做的。新能标准里面的表,我就不一一讲了,主要是对能量消耗、供电量进行评价。这是能源利用效率的效率,从可再生能源的发电装置一直到燃料电池发电以后的几个效率叠加起来。

如果不考虑可再生能,不考虑太阳能到这里转化的效率,这里叠加出来的效率可能就是30%-40%之间的,但是要根据实际的情况计算。如果加上供热以后,可能会高一点,可能到40%多,大概是这样。最后,氢能综合能源系统正在国内外进行开发应用,一些中小规模的示范系统已经建成并取得有用的数据和经验,但是如何实现较好的能源利用效果,提高运行经济性,实现安全可靠运营还需不断总结、完善和规范。这是我今天跟大家介绍的几个内容,谢谢大家!

(责编:勾雅文、杜燕飞)