新能源发电制氢储能技术探究作者：林旭清张思雨孙权张虹来源：《科技资讯》2015年第24期摘要：我国能源分布非常不平衡，其中新能源发电技术更是如此。

且新能源发电是不可控电源，间歇性和反调节是它的主要特点，因此无法进行大规模发电。

氢能作为一种新型的清洁能源，是新能源研究中的热点。

将新能源发电制氢与常规能源的储能装置相结合，可以有效地实现新能源的大规模发电，具有非常实际的应用价值。

关键词：新能源发电制氢储能中图分类号：TN7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（c）-0025-02Research on Hydrogen Energy Produced by New Energy Storage TechnologyLin Xuqing1 Zhang Siyu2 Sun Quan2 Zhang Hong2（1. Tianjin Binhai Electric Power Co. Ltd.， Tianjin， 300000 China； 2.College of Electrical Engineering， Northeast Dianli University， Jilin， Jilin Province， 132012 China）Abstract： Energy distribution in China is very uneven， especially new energy technologies. Besides new energy power generation is uncontrollable power， featuring intermittency and anti-regulation mainly， therefore can not be large scale. Hydrogen energy as a new clean energy has become a hot topic in the field of new energy. The combination of hydrogen energy produced by new energy and energy storage device can be effective in achieving large-scale generation of new energy and have practical values.Key Words： New energy； Generation； Hydrogen production； Energy storage目前人类面临的能源危机和环境污染等一系列问题的根源是由于对化石燃料的毁灭性开发导致的[1-3]。

故而，科学界一直致力于如何使用可循环利用的、无污染的再生能源替换非再生能源。

在开发新能源过程中要考虑人类的可持续发展，不能够给地球增加额外的负荷，新能源的使用还要满足低成本的要求。

研究表明：太阳能、风能、核能、海洋能、氢能等都是可持续能源，并且它们都具有很大潜在价值。

理论表明氢能是人类的终极能源，在自然界中分布十分广泛[4-6]。

作为能源，氢气具有诸多优势：1）燃烧热值高。

2）燃烧效率高。

3）环保无毒。

当前科学研究中普遍利用在半导体上实现光催化分解水产氢，在制氢过程中科学家们可以高效利用太阳能将水分解制得清洁的氢气，与此同时还可以解决能源和环境两大困扰人类的重大难题。

选用硫化镉半导体材料作为催化剂，该种半导体材料具有较负的导带位置和较窄带隙，可以作为一种比较理想的可见光响应半导体，在制氢过程中十分实用。

研究表明，可以通过提高硫化镉的光催化产氢活性和稳定性等方法来实现高效产氢。

但是，在实现大规模制氢过程中就需要利用新能源发电制氢储能技术，才能够大规模的实现产业化生产[7]。

1 新能源发电中的若干问题实地考察发现，我国的自然资源分布差异极大，尤其是针对新能源发电更甚。

比如：风能可以大规模利用的区域是内蒙、甘肃、新疆等地区，光伏发电大规模集中在甘肃、新疆、青海等地。

上述这些区域距离负荷中心远，需要通过大规模输电线路输电，然而在远距离输送电能时会出现大量电能的波动，此时就需要建设常规能源电站来解除在输送过程中电能不稳定的瓶颈。

这些普通常规能源电站的建立需要常规能源作为支撑，所以利用风能节省常规能源虽然提高了新能源在能源使用中的比例，但却没有达到节能减排目的[8]。

针对此种情况，需要依靠大规模的储能装置来配套大规模的新能源发电。

故而，必须大力开展抽水蓄能技术，该技术特点是技术成熟，投资较低。

但此种技术有区域性限制，在我国的酒泉、内蒙、新疆等地区就无法规划建设大规模抽水蓄能电站。

在实际中发展其它储能形式如何？比如：当前的锂离子电池等，结果证明都不能进行大规模化学储能。

同时，在使用锂离子电池储能过程中，会给环境造成污染的压力。

其它的电池形式以及电堆都存在污染和化学储能不足的问题，无法作为大规模储能在实际中使用。

科学家考虑了其它的储能手段，比如：化学储能、压缩空气储能、飞轮储能等，都会在不同程度上出现容量太小、效率太低，成本太高等各种问题而无法实现大规模使用。

2 探讨利用新能源发电制氢储能技术使用风电技术存在远距离输送容量限制，不利于大规模的发电。

经过研究论证，合理开发风电技术来大规模制氢，然后采用制氢储能方式，可以彻底解决问题。

如果能够利用风电制氢装置生产大量的氢气，那么就可以实现超大规模的能量储存，有效的解决风电并网难题。

在汽车、火车、轮船、飞机上都可以使用氢气能源，解决能源短缺问题。

在实际应用中，现有的氢储存技术还不够成熟，存依据酒泉风电基地目前投产的单个200MW风电场计算制氢的实际收益，其年利用小时数大约2200 h左右，若不考虑限负荷因素，年理论发电量可以达到4.8亿度，2012年上半年实际发电量平均为16 000万度，全年预计32 000万度，若使用风电制氢，把剩余无法送出1.6万度风电用来制氢，按电解水产生1立方米氢气耗电5度，辅助能耗10%，氢源经过提纯、加压和储运等工序大致消耗1度，总体按6.5度计算，就可以生产出2.46×107 m3的氢，按每瓶装入6 m3计算（现在市场的标准氢气瓶，压力是150 kg/m2，容积是40 L氢气钢瓶）：可生产410万瓶氢气（每瓶装入6m3氢气）；电解氢气每瓶价格为48元（2010年4月份价格）：48元×410万瓶=19 680万元。

制氢时生产的氧气收入，另外还有氧气（每产生1立方米氢气同时产生0.45 m3氧气），即：2 460×0.45=1.107×107m3氧气，那么1.107×107m3氧气/6=185万瓶氧气，每瓶氧气卖16元（2010年4月价格），185万瓶×16元=2 960万元，上述风电制氢、制氧，一年两项相加总数是19 680+2960=22 640万元。

则实际的效应是很高效的。

在各种问题且成本偏高，不利于超大规模开发使用。

为了解决此类难题，国外科学家们把高密度的氢挤压进入极小水珠，这样就可以实现氢能源的合理存储。

在使用过程中，就可以像普通的液体一样来进行倾倒。

此种特殊的技术采用的是双层构型，外壳是高分子聚合物构成的氢化物载体，内部的核心是纳米结构的氢化物。

3 制氢储能技术的探究研究表明想要合理利用氢能源，技术关键是如何存储。

存储氢能源可以分为化学和物理两个方面。

比如：“吸附储氢”；“金属氢化物储氢”；“玻璃微球储氢”等诸多方式。

合理利用上述的存储手段就可以有效地解决储氢难题。

我国在氢能源利用方面已经取得了巨大的成就，氢燃料电池汽车利用就位居世界前矛。

同时，在实际的能源利用过程中，氢燃料电池与氢燃料内燃机在原理上也大相径庭。

在使用中可以有效地利用“氢内燃机方式”进行发电。

这样就能很容易的进行远距离输送，达到和其它天然气一样简单的配送手段。

在与其它形式的能源利用对比中，氢能源的显著特点就是“取之不尽用之不竭，是能够高效持续、循环利用的资源”。

4 采用其它手段提升制氢储能的合理利用4.1 加强科技创新力度，促进产业和谐发展在实际生产中，由政府和科研院所牵头合作，促进各个机构之间的和谐合作、协调发展。

重点加强先进储能领域的关键核心技术建设。

同时，需要加强重点跟踪产业前沿技术未来发展方向，加强先进储能行业的持续创新能力。

4.2 提升产业培育扶持强度政府帮助上下游企业协调沟通，推动技术创新成果产业化。

重点培育新能源汽车，先进储能等新能源产业，加速推动产业化进程，迅速壮大产业规模，促进新能源产业成为新型支柱产业。

充分发挥产业优势，大力推进先进储能产业发展，重点发展产品生产，迅速提升产业规模，巩固优势地位，实施品牌战略，提高市场占有率。

鼓励储能电池生产设备及辅助设备制造，加速装备制造产业化。

4.3 加大政策支持在新能源发电制氢储能技术研究中，规模储能技术从研发到产业化需要一个持久创新运营管理的发展周期，不是在短时间内就能完成的事情，需要政府的优惠政策。

政府应将先进储能技术及其产业化应用，列为十三五规划的技术发展方向之一，加强储能技术基础研究的投入，切实鼓励创新，掌握知识产权。

同时，从先进储能技术发展起始就重视环境因素，防治环境污染，充分发挥储能在节能减排方面的作用，把对新能源的鼓励政策延伸到储能环节。

5 结语该研究通过新能源发电中的若干个问题，引出了对新能源发电制氢储能的探讨与探究，并对如何提升制氢储能的合理利用提出了相应的解决手段。

通过对新能源发电制氢储能的探究可知，新能源制氢储能是解决新能源上网“瓶颈”问题的有效形式，其发电技术已引起国内外学者和专家的广泛关注。

虽然将其推向实用化还有许多问题尚待解决。

但是毋庸置疑，新能源发电制氢储能技术在国内外的发展潜力是相当巨大的。

参考文献[1] 步瑞.能源危机、环境污染与我国绿色会计发展的研究[J].中国乡镇企业会计，2014（6）：229-231.[2] 范岩，马立平.化石燃料能否为明天提供动力棗解读能源危机[J].新疆石油科技，2006，16（4）：70-73.[3] 李玉伟.化石燃料能源的过去与未来[J].天然气地球科学，1992，3（3）：40-48.[4] 贾宇.新能源发电制造企业技术创新能力评价研究[D].北京：华北电力大学，2009.[5] 卓阿诚.S公司烧结厂余热回收利用（发电）项目可行性研究[D].广州：华南理工大学，2012.[6] 韩家辉.节能减排约束下的发电单元年度电能计划编制方法[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.[7] 李庆勋，刘晓彤，刘克峰，等.大规模工业制氢工艺技术及其经济性比较[J].天然气化工：C1化学与化工，2015，40（1）：78-82.[8] 时璟丽，高虎，王红芳.风电制氢经济性分析[J].中国能源，2015（2）：11-14.。