氫能分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展前景暢想

 　　氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體，也是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

　　近年來，隨著能源技術(shù)的發(fā)展，供能形式的增多，分布式能源逐漸滲透進(jìn)我們的生活。不論是在居民家中使用的燃?xì)獾嘏€是許多住宅屋頂安裝的光伏發(fā)電板，都是新興形式的分布式能源。

　　將分布式的供能規(guī)模增大一些，面向多戶家庭或者一整個(gè)社區(qū)，那么就可以建一個(gè)小型的分布式電站。電站在發(fā)電的過程中一般還會(huì)產(chǎn)生熱量，因此這種供能又可以是熱電聯(lián)用的。

　　但是目前分布式能源中，主要是利用市政管道中的天然氣作為燃料來源，以火力的形式發(fā)電，并且主要目的是供熱。

　　分布式能源有著多種優(yōu)勢

　　在談及分布式能源的優(yōu)勢之前，我們需要思考這樣一個(gè)問題：什么決定了電力的根本結(jié)構(gòu)? 決定電力結(jié)構(gòu)的因素有許多，但是其中最為重要的是用電需求在空間與時(shí)間的不均勻分布，決定了電力系統(tǒng)的根本結(jié)構(gòu)。

　　對(duì)于中國來說，在較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，會(huì)配有發(fā)電量較大的集中式電站。隨著該地區(qū)的人口數(shù)量的增加，發(fā)電站的數(shù)量與規(guī)模會(huì)不斷地增加。就意味著將來我們的電力需求會(huì)越來越多，電網(wǎng)需要覆蓋的面積和規(guī)模也不斷擴(kuò)大。這些變化將會(huì)對(duì)能源的供應(yīng)成本和質(zhì)量都產(chǎn)生巨大的影響。

　　簡單來說，當(dāng)電網(wǎng)規(guī)模增大到某種程度時(shí)，集中式能源供應(yīng)的線路損耗、災(zāi)難容納和需求波動(dòng)等電網(wǎng)安全問題則日益凸顯。

　　分布式能源的存在，剛好可以彌補(bǔ)集中式能源的諸多不足。

　　首先它接近需求端，線路損耗非常小。

　　其次，由于其裝機(jī)規(guī)模一般是滿足從一個(gè)家庭到一個(gè)社區(qū)或者幾個(gè)社區(qū)的大小。當(dāng)能源需求產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，這種較小的裝機(jī)容量可以快速且較好的響應(yīng)這種波動(dòng)。

　　最后是出現(xiàn)災(zāi)難或者意外事故時(shí)，一方面分布式能源可以各自為孤島進(jìn)行供能，互不影響;另一方面單個(gè)分布式能源的波及范圍較小，保證了整體電網(wǎng)的安全。

　　氫能分布式發(fā)電系統(tǒng)是分布式能源的優(yōu)勢選項(xiàng)之一

　　燃料電池就其技術(shù)特征而言，本身是一個(gè)不經(jīng)過燃燒而通過電化學(xué)反應(yīng)將氫能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，氫電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)約60%。整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中沒有運(yùn)動(dòng)部件，因此不會(huì)產(chǎn)生噪聲。且其工作溫度一般在80~90℃，對(duì)熱管理系統(tǒng)要求也不會(huì)很高。如果充分利用生成熱，也可滿足居民日常供暖或用熱水的需求。

　　在燃料來源方面，類似于電能，氫氣也是一種非天然存在的能量載體，其來源除了電解水制氫，還可以來源于化石燃料重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫等。即使是電解水制氫，用以電解的電能也可以是清潔的風(fēng)能、光能或水能等。

　　因此氫氣來源可以擺脫對(duì)煤炭或者汽油、柴油等化石燃料的依賴，并且受地域資源稟賦的限制較小。

　　就目前的技術(shù)條件而言，燃料電池與電解槽就像一對(duì)孿生兄弟。既可以利用燃料電池將氫能轉(zhuǎn)化為電能，又可以利用電解槽將電能轉(zhuǎn)化為氫能。如果將燃料電池與電解槽組成一個(gè)系統(tǒng)，則可以使得該系統(tǒng)既可以發(fā)電，又可以儲(chǔ)能。那么這將是一個(gè)完備的、規(guī)模可根據(jù)設(shè)計(jì)而定的發(fā)電與儲(chǔ)能系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)既可以建立在廠區(qū)、孤島等對(duì)電力需求較大的區(qū)域，輔以風(fēng)力或者光伏發(fā)電。則可以在白天或者風(fēng)力較強(qiáng)時(shí)，很好的將多余的電能儲(chǔ)存起來，等到出現(xiàn)需求缺口的時(shí)候通過燃料電池發(fā)電來滿足供電的需求。

　　也可以建在居民社區(qū)，在夜間用電波谷的低電價(jià)時(shí)期將電網(wǎng)的電轉(zhuǎn)化為氫氣儲(chǔ)存。在白天用電高峰時(shí)又發(fā)電來彌補(bǔ)需求，同時(shí)產(chǎn)生的熱還可以為社區(qū)供暖。

　　另一方面，隨著燃料電池汽車的發(fā)展，使得氫能作為廣泛的分布式能源方式變得越來越有可能。燃料電池汽車本身就是一個(gè)完整的可以穩(wěn)定且獨(dú)立運(yùn)行的氫能發(fā)電系統(tǒng)。日本也已提出利用燃料電池車為一所住宅提供電力的概念。

　　一般而言，一輛全功率的燃料電池車發(fā)電功率超過100 kW，這對(duì)于滿足中國大多數(shù)普通家庭的日常用電需求已經(jīng)綽綽有余。又由于汽車本身的機(jī)動(dòng)性，能量以氫氣為載體儲(chǔ)存在汽車的高壓儲(chǔ)氣瓶里，可以使能量的利用在時(shí)間與空間上有更為自由的空間。既可以快速的響應(yīng)即時(shí)的能量需求，又可以穩(wěn)定的保證自身發(fā)電性能的穩(wěn)定。