风电制氢发展现状及趋势研究报告.doc
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1、风电制氢发展现状及趋势研究报告我国是一个风能资源十分丰富的国家,风电是我国第二大可再生能源电力。但由于风电装机量快速扩张,电网配套设施建设滞后于风电装机量,从2010年我国开始出现明显的弃风限电现象。为应对风电场弃风限电现象,在完善风电规划、健全市场运行机制以降低并网难度之外,提出了风电制氢的新型储能技术,以消纳部分地区的风能资源,提高风能的利用率。近年来,我国开始关注和重视风电制氢技术,已经在多个地方开展风电制氢示范项目。未来随着风电装机规模的不断扩大,以及电解水制氢技术的突破和成本的大幅下降,风电制氢有望实现大规模商业化。风电及风电制氢发展现状1.风电发展现状我国从上世纪50年代起便开始进
2、行风电的建设和研究工作,到2006年,发布实施可再生能源法,标志着风电正式进入大规模开发应用阶段。根据国家能源局发布数据显示,截止2019年,我国的风电新增并网装机2574万千瓦,全国风电累计装机2.1亿千瓦,风电装机占全部发电装机的10.4%。风电有陆上风电和海上风电两种类型,我国的风电类型以陆上风电为主,占总装机量的97%,近年来我国正在加快部署海上风电。图1 2019年全国风电并网运行情况(万千瓦)2016年到2019年风力发电量增加了将近70%,占比从4%上升到5.5%,成为除了火电和水电以外的第三大电力来源;装机量也增加了42%。2019年我国风电发电量首次突破4000亿千瓦时,达到
3、4057亿千瓦时。当前风电进入高速发展时期,装机量、发电总量及占比不断攀升,风电发展形势大好。图2 我国风电发电量及占比情况(2016-2019年)但另一方面,风电发展速度过快,许多地区的电网投资建设难以跟上风电的发展,导致电力无法并网输送,出现了弃风的现象。2013年,国家能源局下发关于做好2013年风电并网和消纳相关工作的通知提出,把风电利用率作为年度安排风电开发规模和项目布局的重要依据,风电运行情况好的地区可适当加快建设进度,风电利用率很低的地区在解决严重弃风问题之前原则上不再扩大风电建设规模。同时通过提供优惠并网条件、加强配套电网建设、优化并网流程、简化并网手续、提高服务效率等措施,有
4、效缓解我国的弃风问题。2019年我国的弃风电量为168.6亿千瓦时,弃风率为4%,弃风电量和弃风率均大幅下降,弃风问题得到较大程度的缓解。图3 我国风电弃风情况(亿千瓦时,2016-2019年)随着风电装机规模的扩大,弃风问题的缓解,风电电价也逐渐变得有竞争性。根据国家发改委发布关于完善风电上网电价政策的通知,2019年-类资源区新核准陆上风电指导价分别调整为每千瓦时0.34元、0.39元、0.43元、0.52元(含税、下同);2020年指导价分别调整为每千瓦时0.29元、0.34元、0.38元、0.47元,自2021年1月1日开始,新核准的陆上风电项目全面实现平价上网,国家不再补贴。关于海上
5、风电,2019年海上风电指导价分别调整为每千瓦时0.8元,2020年调整为0.75元。据公开电价信息的不完全统计,全国居民生活用电平均电价约为0.5133元/千瓦时。相比之下,风电正逐渐进入“平价”电价时代。表1 我国各地区风能资源区划分情况从风能资源区划分可以看到,我国风能资源主要集中在西北、东北地区,远离东部的用电大省,不利于风能的应用开发,部分地区风能存在并网困难的情况,需要提高风能的就地消纳能力以提高利用率。此外,虽然弃风问题有了较大幅度的缓解,但是局部地区如内蒙古(7.1%)、甘肃(7.6%)和新疆(14.0%)的弃风现象仍然严重,却难以完全解决。2.风电制氢发展现状风电制氢技术是一
6、种将风力发电产生的电能通过简单的处理直接应用到电解水制氢的一种制氢技术。产生的氢气经过存储运输,主要应用于氢燃料电池汽车或作为工业原料等。作为一种新型的储能方式,风电制氢有望能缓解风电的弃风难题和提高就地消纳,目前许多地区开始探索利用风电制氢的技术,以提高当地风能的利用率。我国的风电制氢起步相对较晚。从2009年开始,国家电网率先开展风光电结合海水制氢技术前期研究和氢储能关键技术及其在新能源接入中的应用研究。从2014年至今,中节能、河北建投、国家电投和国家能源相继启动了风电制氢项目。2018年10月,国家发改委、能源局印发清洁能源消纳计划(2018-2020年),提出“探索可再生能源富余电力
7、转化为热能、冷能、氢能,实现可再生能源多途径就近高效利用”。随着可再生能源一系列利好政策的发布,风电制氢发展也逐渐得到重视,但由于受制于国内制氢场地需建设在化工园区以及发电过网等因素,风电制氢的审批政策以及经济性均面临较大挑战,总体发展较为缓慢,目前尚无成熟商业运行的风电制氢系统。表2 部分风电制氢研究及项目其中,河北建投投资建设的沽源风电制氢示范项目是我国首个风电制氢工业应用项目,总投资20.3亿元,引进德国风电制氢先进技术及设备,在沽源县建设200兆瓦容量风电场、10兆瓦电解水制氢系统以及氢气综合利用系统三部分。项目建成后,可形成4MW制氢生产能力,对提升坝上地区风电消纳能力具有重要意义。
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