時(shí)代、社會(huì)的需要是科學(xué)技術(shù)發(fā)生、發(fā)展的催生婆,高科技的發(fā)展和新技術(shù)的出現(xiàn)都是根據(jù)社會(huì)需要發(fā)展起來的,新技術(shù)、新概念的提出往往都是在現(xiàn)有實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問題和不足中為改變這種不足提出的“假設(shè)、假定、幻想等形式開始的。
幻想是創(chuàng)新科技之母,本文是一篇幻想型原創(chuàng)文章,作為拋磚引玉的磚頭拋出,意在引起廣泛的關(guān)注,為轉(zhuǎn)型到“氫能源”時(shí)代進(jìn)行先期預(yù)想型的的討論、議論、辯論和探索,作為純技術(shù)層面的討論,“發(fā)一些不著邊際的幻想,索少許切合實(shí)際的方法”,其中肯定有許多“不著邊際、胡言亂語、胡說八道”的垃圾觀點(diǎn),歡迎批評(píng)駁斥,更歡迎大力斧正。
現(xiàn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)模式的缺點(diǎn)和不足:
眾所周知近年來,國家大力發(fā)展風(fēng)電,有大規(guī)模的資金扶持,幾萬千瓦級(jí)、幾十萬千瓦級(jí)甚至千萬千瓦級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)相繼大量上馬,不但從國外引進(jìn)先進(jìn)的大型發(fā)電機(jī)組,還在國內(nèi)大量的制造更多的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,近幾年的情況是制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)或引進(jìn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的企業(yè)大有斬獲,獲得了不菲的收益,而接受和運(yùn)行、管理這些機(jī)組的企業(yè)(風(fēng)電場(chǎng))的實(shí)際情況,卻是不大樂觀的。
當(dāng)這些風(fēng)力發(fā)電機(jī)組豎立在風(fēng)電場(chǎng)后,其實(shí)際的發(fā)電效益究竟怎樣?是不是達(dá)到了預(yù)期的效果?是不是像宣傳方面報(bào)道的那樣,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益?多少綠色的風(fēng)電進(jìn)入了人們的生活?少燒了多少煤炭?減少了多少二氧化碳的排放?
詳細(xì)而具體的情況究竟是怎么樣的?至今無人給于認(rèn)真而實(shí)際的報(bào)道和評(píng)論,筆者很關(guān)注這個(gè)問題,近期在多篇“風(fēng)能通訊”上看到很多并不樂觀的消息:
如:因?yàn)轱L(fēng)能、風(fēng)況的大小與大電網(wǎng)用電高峰的不同步,在電網(wǎng)高峰需要大量電力時(shí)風(fēng)電場(chǎng)并不能及時(shí)的提供,而在電網(wǎng)本身處于“用電低谷”時(shí)雖然風(fēng)電并網(wǎng)了,但是沒有什么實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益,有人說,像現(xiàn)在的這種方式投資的風(fēng)電場(chǎng),要想收回投資最快得50年以上,很可能在100年以后了,實(shí)際的利用風(fēng)電的投入與產(chǎn)出的效益肯定是不高的。
另外,在大容量的不穩(wěn)定的風(fēng)電并入電網(wǎng)時(shí)會(huì)引起電網(wǎng)電壓的大幅度波動(dòng),為了調(diào)控和抑制這種大量電能的波動(dòng),還得建造比風(fēng)電場(chǎng)總?cè)萘看?/span>2-3倍的“調(diào)壓控制電站”(當(dāng)然是常規(guī)能源的電站了)以解決風(fēng)力發(fā)電輸出電能不穩(wěn)定問題,而這些調(diào)控電站需要更多的常規(guī)能源來支持,仔細(xì)的算一算,原先想通過利用風(fēng)能節(jié)省大量的常規(guī)能源,結(jié)果反而加大了常規(guī)能源的使用,走到初衷的反面。
去年曾經(jīng)看到一條信息,內(nèi)蒙電網(wǎng)在國慶期間的十天里,不允許任何風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng),怕影響到對(duì)北京的供電質(zhì)量,論壇里面有人干脆稱現(xiàn)在的這種風(fēng)電是“垃圾電”,更不用說內(nèi)陸的風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)離大城市和用電中心,還需要大規(guī)模的輸電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輸電,這一項(xiàng)投入將比建立風(fēng)電場(chǎng)投入更大。
毋庸置疑,現(xiàn)在的大型風(fēng)電場(chǎng)直接并網(wǎng)的方式因?yàn)槿鄙僖粋€(gè)大型的“儲(chǔ)能、調(diào)控”環(huán)節(jié),不穩(wěn)定的風(fēng)電是電網(wǎng)不歡迎和不愿意接受的。
那么加上一個(gè)這樣的系統(tǒng)如何呢?好像也不現(xiàn)實(shí),實(shí)用技術(shù)方面有“抽水蓄能”方式,這是一個(gè)成熟的技術(shù)方案,但是受特定的條件限制,首先要有大量的水源,還要有合適的地形高差,才能夠?qū)崿F(xiàn)利用水流的落差能量進(jìn)行調(diào)控發(fā)電,從而得到穩(wěn)定的可控制的電能,從規(guī)模上看也是差距太大,筆者曾參觀過“劉家峽水電站”,十分巨大的水壩和5臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組,其總發(fā)電量也就是130萬千瓦,假設(shè)要將1千萬千瓦的電能進(jìn)行這樣的抽水儲(chǔ)能,那就要搞十個(gè)劉家峽水電站和儲(chǔ)能水庫,是現(xiàn)有劉家峽水電站的十倍規(guī)模的上、下水庫和10倍的發(fā)電機(jī)組才能夠滿足需要,大概的想一想就知道,這實(shí)在是不可能的事。
拿現(xiàn)在已經(jīng)規(guī)劃和建設(shè)中的三個(gè)國內(nèi)最大的“千萬千瓦級(jí)風(fēng)電場(chǎng)”來說,都是在極度缺水的地區(qū)(兩個(gè)在內(nèi)蒙一個(gè)在甘肅酒泉),平坦的地形(風(fēng)能資源好的地方都是平坦的地形、地貌),也沒有落差高的地形環(huán)境,所以不能應(yīng)用,能夠使用“抽水儲(chǔ)能”方式調(diào)控風(fēng)電的方式不可能大規(guī)模的采用,只能夠小規(guī)模的在特殊的有條件的地區(qū)才行。
使用蓄電池怎樣呢?鉛酸電池肯定不行,沒有這么大的功率容量,并且價(jià)格特別貴,大量的使用還有鉛污染問題;鎳氫電池與鋰離子電池受限于這兩種元素的數(shù)量限制(全球的儲(chǔ)量也是不多的)和特別昂貴的價(jià)格的限制,也不能夠采用;最近還有全釩氧化還原液流電池在研發(fā)中,但是多次還原過程中的離子膜污染問題也一直沒有很好解決,要達(dá)到實(shí)用的程度還要相當(dāng)長的時(shí)間,商業(yè)化的應(yīng)用究竟會(huì)不會(huì)影響到環(huán)境還是未知數(shù)。
其它的儲(chǔ)能方式,如壓縮空氣儲(chǔ)能;飛輪儲(chǔ)能等等都因?yàn)樾侍汀⑷萘刻。彩遣荒苁褂茫雌饋碚媸?/span>“山窮水盡疑無路”了。
柳暗花明又一村的----風(fēng)電制氫方式:
哥本哈根會(huì)議的召開,說明了全球都在關(guān)注環(huán)境,更確切的說就是“碳減排”的問題,如何從根本上解決問題,筆者認(rèn)為“必須改變現(xiàn)在的碳能源方式、轉(zhuǎn)化到氫能源方式”才是最根本的解決問題的辦法。
煤炭、石油、天然氣還有正在開發(fā)的可燃冰等等,是現(xiàn)在社會(huì)能源的基礎(chǔ),目前占我們使用的能源的絕大部分,這些都是以碳元素進(jìn)行能源轉(zhuǎn)化和能源利用的,這些能源最大的特點(diǎn)就是,只能是一次性使用的傳統(tǒng)化石能源,用完就沒有了,不能夠循環(huán)再利用,不改變這種方式就談不上從根本上改變?nèi)虻?/span>“碳排放”,其實(shí)除了碳能源的方式外還有氫能源方式,這是一種最干凈的,可以循環(huán)的可大規(guī)模利用的能源方式。
將水進(jìn)行電解就可以得到氫和氧兩種氣體,一公斤水完全電解后可以得到1/9公斤氫氣和8/9公斤氧氣還有0.3/10的固體物(拿海水來說固體物就是海鹽),這種技術(shù)是很成熟的技術(shù),以前總認(rèn)為需要消耗大量的電力,以前的技術(shù)水平是要消耗5度電才能夠電解出1立方米氫氣,最近的報(bào)道有電解產(chǎn)氫氣一立方米只需要2.5度電能的新技術(shù)問世,筆者認(rèn)為繼續(xù)進(jìn)行電解技術(shù)研發(fā),還可以大幅度的降低耗電量。
如果我們改變思維,利用大規(guī)模的風(fēng)電進(jìn)行大規(guī)模的電解水制氫,會(huì)得到大量的最干凈的能源----氫氣,1公斤水電解后不但可以得到1/9公斤的氫氣(1立方米)并且還可以得到8/9公斤的氧氣(0.45立方米)和0.3/10公斤的鹽。
有了風(fēng)電制氫產(chǎn)生的這些氫氣能源(數(shù)量不小),我們就能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的能量儲(chǔ)存,解決現(xiàn)在模式的風(fēng)電并網(wǎng)難題并且不會(huì)對(duì)環(huán)境有任何影響。
氫氣能源可以長時(shí)間儲(chǔ)存、可以管道長距離輸送,可以直接用來大規(guī)模發(fā)電,更可以提供給汽車、火車、飛機(jī)、輪船等移動(dòng)的交通運(yùn)輸工具使用,氫氣燃燒利用后除產(chǎn)生能量外,只產(chǎn)生水蒸氣,冷凝后就是純水,實(shí)在是最清潔、最環(huán)保的能源。
地球上有70%的面積是水,作為一種能量的轉(zhuǎn)換物質(zhì),可以說是取之不盡、用之不竭的,風(fēng)電在這里只是起到了一種能量的轉(zhuǎn)換,將巨大的風(fēng)能資源,通過風(fēng)力發(fā)電→電解海水→制氫制氧→氫氣能源→發(fā)電、制熱、炊事、取暖、交通工具使用等過程后又變成了水,這些水返回到大自然的水系統(tǒng)循環(huán)中為下一次的能量轉(zhuǎn)換循環(huán)中再利用。
所以在目前的風(fēng)電困局中,我們只要改變思路,將這樣大量由風(fēng)能產(chǎn)生的廉價(jià)電能轉(zhuǎn)化為氫能源,從根本上脫離原先的碳能源模式,進(jìn)入到氫能源模式,才是新能源利用的“柳暗花明又一村”的光明大道,也是最環(huán)保的能源利用的境界,舍此別無它途。
當(dāng)然這里介紹的方式有人認(rèn)為是“天方夜譚、癡人說夢(mèng)”離我們還很遙遠(yuǎn),筆者試從以下幾個(gè)方面議論一下,試分析一下,以經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)層面的問題作一試解:
經(jīng)濟(jì)效益分析:
氫氣燃燒熱值很高,除核燃料外,氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,為142351kJ/kg(32352大卡/kg),是汽油發(fā)熱值的3倍。
氫氣的比重小,純氫的密度僅為空氣的1/14,為0.0899g/L。
1立方米(合1000升)氫氣重89.9g,熱值為12797.355kJ(2956大卡)。
1公斤水電解后不但可以得到1/9公斤的氫氣并且還可以得到8/9公斤的氧氣和0.3/10公斤的固體物。
拿千萬千瓦級(jí)風(fēng)電場(chǎng)來說,假設(shè)是滿發(fā),1小時(shí)就是1千萬度電,用2.5度電能產(chǎn)生1立方米氫氣,就可以得到4百萬立方米氫氣,1立方米氫氣的熱值是2956大卡,標(biāo)煤的熱值是7000大卡,大約2.4立方米氫氣的熱值相當(dāng)于1公斤標(biāo)煤的熱值,拿4百萬除2.4得1666666.6公斤標(biāo)煤(我國是按煤當(dāng)量“標(biāo)煤”計(jì)算熱值的),相當(dāng)于1千6百噸標(biāo)煤的熱值能量,(市場(chǎng)上的優(yōu)質(zhì)煤炭熱值一般是5500大卡計(jì)算)相當(dāng)于2千1百噸優(yōu)質(zhì)煤炭的能量,也就是說“千萬千瓦級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)”1小時(shí)所發(fā)出的電力進(jìn)行風(fēng)電制氫模式,就能夠產(chǎn)生2千噸優(yōu)質(zhì)煤炭(按煤當(dāng)量計(jì)算)的熱值能量,1天24小時(shí)就能夠產(chǎn)生相當(dāng)于4萬八千噸優(yōu)質(zhì)煤炭熱值能量的氫氣能量,就算是只有50%的效率,每天也有2萬噸優(yōu)質(zhì)煤炭熱值的氫氣能量,一年就是720萬噸優(yōu)質(zhì)煤炭能量(2萬噸乘以365天)。
這些氫能源是能夠儲(chǔ)存的,既可以直接提供給發(fā)電廠發(fā)電(燃?xì)廨啓C(jī)方式,省去燒蒸汽的環(huán)節(jié)最好),產(chǎn)生的電力在電網(wǎng)高峰需要時(shí)大量的并入電網(wǎng)(這是高質(zhì)量的特別平穩(wěn)、可調(diào)、可控的電流,是電網(wǎng)十分歡迎和笑納的高質(zhì)量電能),得到良好的經(jīng)濟(jì)效益,又可以在電網(wǎng)低谷時(shí)脫離電網(wǎng),將氫氣給大量的使用氫能源的汽車、火車、飛機(jī)、輪船等移動(dòng)交通工具加氫氣能源,立馬就變成實(shí)實(shí)在在的真金白銀收入,或者是通過管道方式輸送到大城市,提供給千千萬萬的家庭炊事使用,這種模式就是氫能源模式。
電解制氫的同時(shí)除去產(chǎn)生單項(xiàng)的氫氣外,還有8/9的氧氣產(chǎn)生(純氧),每產(chǎn)生1立方米氫氣,同時(shí)就可以產(chǎn)生0.45立方米氧氣,在產(chǎn)生4百萬立方米氫氣的同時(shí)還產(chǎn)生160萬立方米的氧氣,這些氧氣也是可以直接賣的商品,大量的機(jī)械加工企業(yè)的鋼鐵切割和有色金屬的焊接就需要大量的氧氣,其它在醫(yī)療衛(wèi)生、化工還原、污水處理方面都需要大量的氧氣,在高效“燃料電池”工作時(shí)也需要大量的氧氣,現(xiàn)在市場(chǎng)上一瓶氧氣(容量6-8立方米)已經(jīng)賣到15-20元了,160萬立方米氧氣,每瓶裝8立方米就是20萬瓶氧氣,價(jià)值400萬元,這僅僅是這個(gè)風(fēng)電場(chǎng)1小時(shí)電解水產(chǎn)生的氧氣效益,1天24小時(shí)就是9千6百萬元的氧氣收入,一年僅憑氧氣就可以收入近300億元,打一半折也有150億的氧氣收益,這樣實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)生氧氣的收益也是風(fēng)電制氫效益的一部分。
如果此方案得以實(shí)現(xiàn),筆者還建議,應(yīng)該有意的排放一部分氧氣到大氣中,以補(bǔ)充大量的、各個(gè)方面的氧氣消耗,大量的氧氣排入地球大氣,還可以修復(fù)臭氧空洞(大量的氧氣在太陽紫外線照射下可以轉(zhuǎn)化為臭氧,修補(bǔ)臭氧空洞),為全球的環(huán)境保護(hù)做巨大的貢獻(xiàn),功莫大焉。
此外,在電解水時(shí)還可以回收大量的熱能,這是因?yàn)殡娊獾倪^程中,會(huì)有一部分能量變成熱能,這些熱量可以通過熱交換器置換出來,既提高了電解的效率,又得到數(shù)量很大的熱能,冬季可以取暖、供魚池加溫等,夏季可以為洗浴提供熱能等,用途是十分廣泛的,總之也是一種很有價(jià)值的能源,也是風(fēng)電制氫、制氧同時(shí)的副產(chǎn)品,有實(shí)在的經(jīng)濟(jì)效益。
電解水制氫的過程中也是對(duì)水的濃縮過程,拿海水來說,其含鹽量是3%,1公斤海水中含鹽30克,每小時(shí)制氫4百萬立方米時(shí)需要消耗海水約4百萬公斤合4000噸海水,每噸海水中含鹽300公斤,就算是只提煉出來一半,也是150公斤,4000噸乘以150公斤等于60萬公斤=600噸(1小時(shí)的產(chǎn)量),這又是一種伴隨著制氫過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品,都是利用風(fēng)電產(chǎn)生的,有實(shí)際價(jià)值的產(chǎn)品。
風(fēng)電制氫可以大幅度降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的造價(jià)和技術(shù)難度:
風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能用來制氫的模式與并網(wǎng)的模式,是兩個(gè)技術(shù)和成本相差很大的方式,尤其是制造成本相差巨大,拿一臺(tái)1000千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說,如果是傳統(tǒng)的并網(wǎng)模式,那么就必須加上高精度的電能控制設(shè)備(千瓦級(jí)容量的電子調(diào)控設(shè)備),需要將風(fēng)電調(diào)整到與電網(wǎng)一致的電壓、周率、波形、相序,還要調(diào)整有功和無功功率,達(dá)到電網(wǎng)最基本的并網(wǎng)需求,才能夠并入電網(wǎng),這些都是大功率的電子調(diào)控設(shè)備,價(jià)格極高,又極容易損壞,這部分占到整個(gè)機(jī)組造價(jià)的50%左右,現(xiàn)在的1000千瓦機(jī)組的市場(chǎng)價(jià)大概是800-1000萬元/臺(tái)。
特別是利用風(fēng)能的效率方面更是有太大的差別,并網(wǎng)模式在風(fēng)速小時(shí)產(chǎn)生的電能不夠,不能并網(wǎng),風(fēng)速太大時(shí)并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組因?yàn)榘踩珕栴}會(huì)進(jìn)行“自動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”(就是在極短的時(shí)間里甩掉負(fù)荷,保護(hù)發(fā)電機(jī)組不會(huì)損壞)突然脫離電網(wǎng),這也是電網(wǎng)最討厭的地方,巨大容量的電能突然脫離電網(wǎng),會(huì)造成電網(wǎng)電壓的大幅度下降,影響整個(gè)電網(wǎng)的平穩(wěn),進(jìn)行了“自動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”的發(fā)電機(jī)組這時(shí)也是談不上什么效率、效益的,這樣兩下折扣一打,真正的發(fā)電效率(實(shí)際送入電網(wǎng)的真正起作用的電能)是很低的,相對(duì)于制氫模式來說是一個(gè)“質(zhì)次價(jià)高、投入大、產(chǎn)出小”的很差的方式。
而風(fēng)電制氫就不一樣了,風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的風(fēng)電只需進(jìn)行最簡單的變壓、整流處理(很成熟的技術(shù),設(shè)備的配件隨處可以購買到),將電壓通過變壓器調(diào)整到所需電壓,交流電整流為直流電即可,不需要昂貴的高精度的電子、電能調(diào)控設(shè)備,同時(shí)無論什么樣的風(fēng)速時(shí),只要發(fā)電機(jī)發(fā)電就能夠利用,風(fēng)小電量小時(shí)電解的氫氣數(shù)量較少,風(fēng)大電量大時(shí)產(chǎn)生的氫氣就很多,在整個(gè)的發(fā)電制氫過程中所有的電能都可以全部的轉(zhuǎn)化為氫氣,只是轉(zhuǎn)化的快慢不同而已,這樣的制氫風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最少比并網(wǎng)機(jī)組便宜一半甚至更多,大概花費(fèi)300-500萬元/臺(tái)即可制造出來,還有大的降低成本的空間。
筆者“粗估冒算”分析了兩種模式的差別,風(fēng)電制氫模式起碼比風(fēng)電并網(wǎng)模式的電能利用效率高3倍以上,直白的說,“1臺(tái)1000千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,進(jìn)行風(fēng)電制氫模式時(shí)產(chǎn)生的真正有價(jià)值的能源,大于或者等于3臺(tái)并網(wǎng)模式機(jī)組”。
所以綜合分析兩種模式的風(fēng)能利用效益(能源和產(chǎn)品),投入和產(chǎn)出比,兩者相差4-5倍甚至更大,從經(jīng)濟(jì)效益分析來看,也應(yīng)該大力發(fā)展風(fēng)電制氫模式。
風(fēng)電制氫模式對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡化控制方面還有特別好的輔助性能:
電解設(shè)備與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組連接后在制氫時(shí)實(shí)際上就成了機(jī)組的“功率阻尼器”(也可以叫電力制動(dòng)器),隨時(shí)在調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)的“出力”(功率輸出),風(fēng)速變大時(shí)這些電能功率會(huì)自動(dòng)的加大產(chǎn)氫氣的數(shù)量,風(fēng)速變小時(shí)可以“隨時(shí)減少機(jī)組的出力”降低產(chǎn)氫氣的數(shù)量。
風(fēng)能利用方面,很特別的地方就是“風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出力與風(fēng)速是3次方的關(guān)系”,即風(fēng)速增大一倍,功率增大八倍,這也是為什么在風(fēng)速特別大時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要快速卸載進(jìn)行保護(hù)的原因,因?yàn)楣β实淖兓忍螅俣扔痔欤绻荒軌蛟跇O短的時(shí)間里“卸載”,超大的風(fēng)能能量肯定會(huì)損壞機(jī)組,制氫方式正好可以迅速的對(duì)功率進(jìn)行快速大幅度的調(diào)整,比如1臺(tái)機(jī)組供應(yīng)3臺(tái)制氫電解罐,在小風(fēng)、中風(fēng)時(shí)只需要有1臺(tái)電解罐工作即可,大風(fēng)時(shí)2臺(tái)罐工作,在電解時(shí)風(fēng)速變化小時(shí)僅僅是產(chǎn)氫氣的速度變化,風(fēng)速瞬間變大為臺(tái)風(fēng)時(shí),3臺(tái)電解罐同時(shí)工作在最大負(fù)荷狀態(tài),利用“電力制動(dòng)”效應(yīng)拖住風(fēng)機(jī)不致發(fā)生“飛車”,機(jī)組需要進(jìn)行“偏頭調(diào)速”(風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效果最好的調(diào)速方式,只是調(diào)速時(shí)間長)時(shí)在“電力制動(dòng)”的制動(dòng)力的“柔性剎車”作用下,機(jī)組有充裕的時(shí)間保證安全偏頭調(diào)速進(jìn)行安全停機(jī),這也是并網(wǎng)機(jī)組無法實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
從整個(gè)的經(jīng)濟(jì)效益方面分析,不僅產(chǎn)出巨大,而且可以大幅度的降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造成本,比如“千萬千瓦級(jí)規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)”如果采用并網(wǎng)模式大概得投入1000億元,而采用制氫模式時(shí),僅機(jī)組的制造成本就可以降低到300億元甚至更少,更何況管理運(yùn)行費(fèi)用也比并網(wǎng)模式低得多,何樂不為呢?
所以說風(fēng)電制氫并不是僅僅提供一種能源,而是不但提供了大量的氫能源,還提供和產(chǎn)出多種有直接經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品和大幅度的降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造成本,這樣計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益才比較客觀,所以從這種模式的經(jīng)濟(jì)效益方面分析并不是大賠錢的生意,而是有很好的經(jīng)濟(jì)效益和很好的環(huán)保效益的好模式。
更有意義的是切實(shí)的達(dá)到了大量減少二氧化碳的目的,從能源總量上看,利用取之不盡用之不竭的大規(guī)模風(fēng)能轉(zhuǎn)化為氫能源,同樣是利用取之不盡用之不竭的大量海水,海水在能量的轉(zhuǎn)換中扮演了能量轉(zhuǎn)換的中間角色,進(jìn)行了大量能源的轉(zhuǎn)換,尤其是氫能源有可儲(chǔ)存、可調(diào)節(jié)的特點(diǎn),很方便人們的使用,使用后又復(fù)原為水(還是純水),可以繼續(xù)在風(fēng)電的電解下進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)、分解、利用,這才是真正的取之不盡用之不竭的可循環(huán)往復(fù)的可持續(xù)發(fā)展的干凈能源,將造福于全人類。
這種模式并不需要特別先進(jìn)的技術(shù),絕大部分是利用了成熟的電解技術(shù)和氫能源應(yīng)用技術(shù)的等多項(xiàng)技術(shù)的組合,不斷的擴(kuò)大其規(guī)模,逐步的替換傳統(tǒng)的能源(碳能源),通過大規(guī)模的使用進(jìn)一步提高其轉(zhuǎn)換效率,滿足全社會(huì)的能源需求,應(yīng)該是必由之路。
應(yīng)用技術(shù)層面的分析:
儲(chǔ)氫技術(shù):從2005年起就有很多儲(chǔ)氫技術(shù)開發(fā)成功,當(dāng)然也還在不斷的開發(fā)中,大致上有物理和化學(xué)兩個(gè)方面,如:“液化儲(chǔ)氫”;“金屬氫化物儲(chǔ)氫”;“吸附儲(chǔ)氫”;“有機(jī)液體儲(chǔ)氫”;“玻璃微球儲(chǔ)氫”“ 地下巖洞儲(chǔ)氫”;“無機(jī)物儲(chǔ)氫”;“ 鐵磁性材料儲(chǔ)氫”等多種儲(chǔ)氫方式,這些技術(shù)都已經(jīng)研發(fā)成功或者是正在推廣的技術(shù),氫能源汽車就解決了儲(chǔ)氫氣問題,可以參考,這些技術(shù)保證了氫能源的儲(chǔ)存問題,為“風(fēng)電制氫”打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ),為風(fēng)電制氫鋪平了道路。
氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù),請(qǐng)看下面的報(bào)道:
氫能源利用突破中國第一臺(tái)氫內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火成功
近日,我國自主研制的第一臺(tái)高效低排放氫內(nèi)燃機(jī)在重慶長安汽車集團(tuán)成功點(diǎn)火。高效低排放氫內(nèi)燃機(jī)是國家“863”計(jì)劃惟一立項(xiàng)的氫燃料重點(diǎn)項(xiàng)目,它的成功點(diǎn)火標(biāo)志著我國氫內(nèi)燃機(jī)研究技術(shù)獲得了突破性的進(jìn)展,為氫內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。
據(jù)悉,氫燃料與汽油特性差異巨大,真正的氫內(nèi)燃機(jī)必須根據(jù)氫燃料的特性研究開發(fā),而不是汽油機(jī)的簡單改造,因此氫內(nèi)燃機(jī)是一種新型的內(nèi)燃機(jī)。氫燃料內(nèi)燃機(jī)的工作原理是用氫代替汽油,直接在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)燃燒,驅(qū)動(dòng)汽車行駛。我國自主研制的高效低排放氫內(nèi)燃機(jī)是一種新型的內(nèi)燃機(jī),它與傳統(tǒng)的汽油機(jī)和柴油機(jī)相比,具有高效率、低排放、低成本、適應(yīng)性好等突出優(yōu)點(diǎn),對(duì)于減少環(huán)境污染,應(yīng)對(duì)能源危機(jī)具有十分重要的意義。此前,我國已經(jīng)在氫燃料電池的研發(fā)方面取得巨大突破,由同濟(jì)大學(xué)研發(fā)成功的氫燃料電池汽車主要測(cè)試數(shù)據(jù)均達(dá)到世界先進(jìn)水平。氫燃料電池是我國氫能源利用的另一種方向,與氫燃料內(nèi)燃機(jī)不同,氫燃料電池的工作原理是由氫燃料產(chǎn)生電能,向電池充電,以電力驅(qū)動(dòng)汽車行駛。
據(jù)悉,積極推動(dòng)可再生能源發(fā)展已成為世界共識(shí)。在以氫為能源的“氫經(jīng)濟(jì)”時(shí)代中,氫燃料汽車必將扮演十分重要的角色。目前,世界各國都非常重視氫動(dòng)力的開發(fā)。世界主要汽車公司都在氫動(dòng)力方面做出探索,德國寶馬汽車公司投資近20億歐元,開發(fā)出六代氫內(nèi)燃機(jī),目前已經(jīng)具備批量生產(chǎn)氫內(nèi)燃機(jī)汽車的能力,福特、克萊斯勒都推出了氫內(nèi)燃機(jī)車輛,馬自達(dá)汽車公司研制的氫燃料轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)已具備產(chǎn)業(yè)化能力。 早在2005年,長安就開始?xì)鋬?nèi)燃機(jī)的研究,并正式獲得國家“863”計(jì)劃立項(xiàng)。長安汽車集團(tuán)總裁徐留平表示,長安氫內(nèi)燃機(jī)的成功點(diǎn)火,標(biāo)志著長安的氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平,長安汽車堅(jiān)持自主創(chuàng)新又取得了新的成果,更重要的是,將對(duì)中國汽車工業(yè)新能源的開發(fā)利用和中國節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。
氫能源發(fā)電技術(shù):這應(yīng)該是最容易的了,可以采取傳統(tǒng)的燒鍋爐的方式,以氫能源代替煤炭產(chǎn)生蒸汽,再推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電;或者是采用燃?xì)鉁u輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,因?yàn)槭强煽亍⒖烧{(diào)的所以并網(wǎng)是沒問題的。
小型的移動(dòng)電站等盡可以采用“氫內(nèi)燃機(jī)方式”進(jìn)行發(fā)電。
氫氣也很容易長途輸送,就像輸送天然氣一樣,可以長距離的輸送到需要的地方進(jìn)行利用,它與天然氣相比最大的特點(diǎn)就是“取之不盡用之不竭的,可以持續(xù)、循環(huán)利用的能源。
后語:
總之,利用大規(guī)模、數(shù)量巨大的風(fēng)電,進(jìn)行大規(guī)模的風(fēng)電制氫,同時(shí)進(jìn)行氫能源廣泛使用的行動(dòng),使氫能源時(shí)代早日來臨,是大量減排二氧化碳的根本方法,是從根本上解決能源危機(jī)的方式之一,也是從根本上走出能源困局的光明大道。
此篇文章是筆者根據(jù)自己多年來的工作經(jīng)驗(yàn)和對(duì)風(fēng)能的特別關(guān)注的情況下寫的,希望能夠引起各個(gè)方面的關(guān)注,進(jìn)一步做好風(fēng)能利用這個(gè)大項(xiàng)目,不足之處歡迎批評(píng)指正。
撰寫人:全國高科技農(nóng)業(yè)循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心 能源技術(shù)顧問
北京綠達(dá)源科技有限公司 能源技術(shù)顧問
甘肅省老科協(xié)咨詢服務(wù)部、環(huán)保能源分會(huì)理事
蘭州利國電子有限責(zé)任公司 技術(shù)開發(fā)部
高級(jí)工程師 鄭爾歷
二〇一〇年二月二十二日