氢能热电联供前景几何？

来源：中国能源报 2023-08-07 09:22:47

氢能热电联供技术被认为是燃料电池技术在非交通领域的重要应用之一。该项技术当前进展如何？是否能够大规模推广？

近两年来，随着氢能产业的快速发展，氢能热电联供技术开始受到企业关注，多家企业陆续布局。日前，焦作煤业（集团）有限责任公司发布消息称，公司氢燃料电池热电联供示范项目已开工，项目总体建设规模为4MW氢燃料热电联供项目，项目建成后，不仅可以覆盖周边燃料电池车辆用氢需求，还可以同时为厂区解决2MW的供电以及约7GJ/h的余热回收。

【资料图】

氢能热电联供技术便于开展分布式布局，适合靠近用户的千瓦至兆瓦级分布式发电系统，被认为是燃料电池技术在非交通领域的重要应用之一。那么，该项技术当前进展如何？是否能够大规模推广？

已有多个项目落地

燃料电池热电联供是指利用燃料电池发电技术实现向用户供给电能和热能的一种能源供给技术，能源综合利用效率一般高达90%以上。早在去年3月，国家发改委发布的《氢能产业发展中长期规划（2021—2035）》中就提到，要“根据各地既有能源基础设施条件和经济承受能力，因地制宜布局氢燃料电池分布式热电联供设施，推动在社区、园区、矿区、港口等区域内开展氢能源综合利用示范。”

据记者了解，目前已有多个氢燃料电池热电联供示范项目落地。去年7月6日，国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站在安徽六安投运，标志着我国首次实现兆瓦级“制氢—储氢—氢能发电”的全链条技术贯通。据了解，该示范站主要配备兆瓦级质子交换膜制氢系统、燃料电池发电系统和热电联供系统等，年制氢可达70余万标立方、氢发电73万千瓦时。所制氢气可在氢燃料电池车、氢能炼钢、绿氢化工等领域广泛应用，氢能发电可用于区域电网调峰需求。同年8月，陕西榆林科创新城零碳分布式智慧能源中心示范项目建成投用。项目利用榆林丰富的太阳能资源发电制氢，加上榆林氢能供应链生产的氢，通过氢燃料电池系统的化学反应，将氢能转化为电能和热能；为建筑供应日常用电、夏季制冷和冬季取暖。项目可再生能源综合利用率达100%、能源综合使用效率超过90%，实现零碳智慧供能。

除上述项目之外，三峡集团、中国华电、南方电网等也布局了氢燃料电池热电联供相关项目。

经济性待提升

在多位业内人士看来，目前我国氢燃料电池热电联供技术经济性待提升。据了解，氢燃料电池热电联供技术在欧洲和日韩发展较好。以日本为例，主要是户用氢燃料电池热电联供设备，以天然气作为原料，重整制氢后为家庭发电和供热。一旦电网出现间歇性的中断，氢燃料电池热电联供设备可作为备用电源，不影响居民生活。此外，日韩和欧洲电价相对较高，采用氢燃料电池热电联供路线是可行的。

中国电动汽车百人会低碳融合发展研究院执行院长张真向记者介绍：“虽然氢燃料电池热电联供系统的综合转化效率能达到90%左右，但其中有一半转化为热，氢转化为电的效率也就50%左右，如果单看电这块的转化效率，实际上还是比较低的。”

张真以户用项目为例给记者算了一笔账：按1公斤氢气20元来算，1公斤氢气大概能发15度电，平均一度电是1块多钱，不比直接用电和热便宜，因此目前大规模户用推广氢燃料电池热电联供不太具备可行性。

“集中式氢能热电联供的经济性比户用的相对要好，但商用也难，比如工业园区，它对热品位要求普遍是高的，但热电联供提供的热能也就60度左右，一般只能满足生活用热。商用场景目前主要适合作为数据中心、医院、应急等场景的备用电源。”张真指出。

在适宜场景推广

长远来看，氢燃料电池热电联供技术大有用武之地。

东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司相关人员告诉记者：“从能量转化效率上看会有损失，但不能忽视它还有一个储能功能。比如，可再生能源发的电，多余的能量能够以氢的形式储存起来，需要的时候再通过燃料电池发电再次利用。氢储能和电化学储是不同的利用形式。”

张真认为，对于家用场景来说，氢燃料电池热电联供技术探索的是对燃气的替代路径。“面向未来碳中和社区，可以通过城镇输氢管道的建设，在天然气管道里掺氢或使用纯氢管道，逐步加大对天然气的规模化替代。”

在多位业内人士看来，目前氢燃料电池热电联供在家用场景中不太具备大规模推广的可能性，但商用的一些黑启动场景是具备推广的可能的。比如必须24小时保证供电的数据中心、医院，可以配上氢的热电联供系统。另外，部分资源条件好的工商业场景，也有一定推广性，因为用电量更大，对设备的运行效率会更有保障。还有一些比较适配的独特场景，比如化工园区，若有非常便宜的副产氢，也可以探索推广应用。

“在特定的零碳园区、碳中和社区，可以把热电联供相关的技术路线纳入设计。此外，针对一些特定的适用场景，比如一些偏远的地区，离岛、蒙古包等，也可以进行适当推广。”张真说。

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