隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),能源方面面臨著兩個(gè)重要挑戰(zhàn):供需不平衡,以及能源分配運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施不完善。中國(guó),就目前來(lái)說(shuō),擁有著世界上最大的風(fēng)電市場(chǎng) (整機(jī)容量為63GW),該市場(chǎng)超過(guò)30%的收入源自于政府津貼,即一種政府的特殊資金扶持,這種大力度的扶持使得風(fēng)電市場(chǎng)產(chǎn)生了供大于求的問(wèn)題。在2011年,中國(guó)的棄風(fēng)達(dá)到了100億千瓦時(shí),超出行業(yè)利潤(rùn)的50%。造成這種資源浪費(fèi)的主要原因是,風(fēng)電廠的附近缺少能夠?qū)⒛茉醇皶r(shí)傳輸?shù)礁咝枨蟮貐^(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施,以至于造成了能源的堆積,浪費(fèi)。
重工業(yè)大型設(shè)備的電力需求
由于大型生產(chǎn)設(shè)備對(duì)電力的需求較大,許多公司不選擇使用相對(duì)昂貴的公共電力提供商,而是選擇使用按需發(fā)電技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電就目前而言,并不是大多數(shù)能源密集型產(chǎn)業(yè)的首選,因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電廠大多位于偏遠(yuǎn)地區(qū),缺少電力傳送必備的人工和設(shè)備。另外,布置電力傳輸電纜將會(huì)耗費(fèi)數(shù)十億美元,成本非常高。所以說(shuō),氫能發(fā)電技術(shù)的出現(xiàn),為大型設(shè)備提供了絕佳的電力供應(yīng)解決方案。
氫能:一種新型清潔燃料
在世界范圍內(nèi),電解制氫技術(shù)已經(jīng)在大型發(fā)電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)的首次實(shí)施是在1923年,來(lái)自挪威的Norsk Hydro在一個(gè)大型水力發(fā)電設(shè)施中進(jìn)行了電解制氫的研究和嘗試,他利用發(fā)電設(shè)施產(chǎn)生的額外電力制氫,這種方式便成為了防止資源浪費(fèi),增加額外效益的途徑。
在中國(guó),氫能行業(yè)的發(fā)展使得風(fēng)能的利用率大幅上漲,他激發(fā)出了風(fēng)能的真正利用價(jià)值。氫氣發(fā)生器可以利用風(fēng)能產(chǎn)生的多余能量制氫,然后將這些氫氣進(jìn)行儲(chǔ)存,這樣就不需要對(duì)風(fēng)機(jī)活動(dòng)進(jìn)行限制,比如說(shuō)在供大于求時(shí)關(guān)閉渦輪機(jī)。儲(chǔ)存的氫氣可以在需要時(shí)通過(guò)燃料電池的燃燒轉(zhuǎn)化為電能。這種系統(tǒng)的容量從幾千瓦到幾兆瓦不等,小型系統(tǒng)適用于住宅社區(qū),大型系統(tǒng)可用于城鎮(zhèn),商業(yè)活動(dòng)集中區(qū),電網(wǎng)變電站等。隨著燃料電池技術(shù)的不斷進(jìn)步,中國(guó)可由此建立高效清潔能源利用系統(tǒng)。
中國(guó)的氫經(jīng)濟(jì)
氫經(jīng)濟(jì)最大的障礙之一就是氫燃料必須通過(guò)大量的能源而獲得。氫是100%的清潔能源,燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何污染,但是他能耗非常高 (他所消耗的能源大概是天然氣的3倍) 。與天然氣不同的是,氫氣并不單獨(dú)存在于自然界中,他必須通過(guò)機(jī)械/化學(xué)過(guò)程來(lái)獲取,因此氫的制造成本就隨之增加了,舉例說(shuō)明,一個(gè)普通的產(chǎn)氫電解槽需要4.5千瓦時(shí)的電才能產(chǎn)生1立方米的氫氣。同時(shí),氫氣的獲取過(guò)程也許會(huì)需要用到非清潔能源,例如天然氣,煤炭,核能等。所以說(shuō),如果中國(guó)的風(fēng)電市場(chǎng)可以將生產(chǎn)氫氣作為新的收入來(lái)源,這將是一個(gè)難得的機(jī)遇。利用過(guò)剩的,低成本可再生能源制造大量的高價(jià)值,清潔氫氣,運(yùn)營(yíng)成本僅限于設(shè)施的維護(hù),而且用于生產(chǎn)氫氣的電力成本為零。
長(zhǎng)期投資
建立氫網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)問(wèn)題就是對(duì)初期投資的要求較高,這其中需要考慮到氫系統(tǒng)的往返生成,氫氣的儲(chǔ)存運(yùn)輸,轉(zhuǎn)氫回電過(guò)程等等。以能量為單位,氫循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備比天然氣發(fā)電廠或其他化石燃料發(fā)電廠的發(fā)電設(shè)備更昂貴。這就是為什么人們更傾向于研究氫氣在化學(xué),肥料,及機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的直接用途,因?yàn)槭找嫦鄬?duì)更大。除了考慮到對(duì)環(huán)境的好處和零成本的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),氫循環(huán)系統(tǒng)的使用壽命很長(zhǎng),可持續(xù)50年(燃料電池的使用壽命超過(guò)20年)。這種長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)回報(bào)模式使得氫循環(huán)系統(tǒng)成為了更具吸引力的能源問(wèn)題解決途徑(主要針對(duì)能源供需不平衡問(wèn)題) 。在這種新機(jī)遇的影響下,中國(guó)農(nóng)村/偏遠(yuǎn)地區(qū)的面貌可能會(huì)在很大程度上得到改善。隨著氫燃料在能源,交通,化學(xué)工業(yè),制造業(yè)等領(lǐng)域的大量應(yīng)用,人們的生活水平將得到提高,環(huán)境問(wèn)題將得到改善,隨之而來(lái)的是經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。

