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欧洲电转气示范项目的经验

导读: 近期,西班牙电气供应商Gas Natural Fenosa表示,其位于巴塞罗那附近的电转气(Power-to-gas)示范项目开始了为期18个月的试运行。该项目是一个污水处理厂的配套设施,其生产的氢气与污水处理厂的二氧化碳用于合成甲烷,然后注入天然气管网。

近期,西班牙电气供应商Gas Natural Fenosa表示,其位于巴塞罗那附近的电转气(Power-to-gas)示范项目开始了为期18个月的试运行。该项目是一个污水处理厂的配套设施,其生产的氢气与污水处理厂的二氧化碳用于合成甲烷,然后注入天然气管网。

什么是电转气?一种大规模储能的技术手段

电转气将水电解获得氢气,以及进一步将氢气与二氧化碳等合成甲烷等气体,从而实现电能转化为相对方便储存的气体。在可再生能源电力大规模扩张的形势下,电能储存需求日益高涨。目前相对成熟的储能技术中,典型的如电池、压缩空气储能、抽水蓄能等技术都存在规模限制,只能在较小的时间尺度进行电量调节。但配备地下储气库的电转气储能技术,是一种大规模储能技术,能够实现季节及以上的调节功能。

【能源眼?可再生】欧洲电转气示范项目的经验

图1  四类不同规模的典型储能技术

来源:DNV GL

电转气技术成熟吗?不同技术路线你追我赶

电转气技术包括多种技术路线,涉及不同环节的细分技术。这些细分技术发展程度各异。就氢气生产技术来说,碱性水电解(alkaline electrolysis)、质子交换膜电解(PEM electrolysis)相对成熟;固体氧化物电解池(SOEC)还在试验阶段,预计2020年能够进入商业示范阶段。

【能源眼?可再生】欧洲电转气示范项目的经验

图2  不同电转气技术路线的成熟度

来源:DNV GL

国外发展情况如何?欧洲通过众多示范项目积累经验

截至2017年一季度,欧洲电转气示范项目装机容量约30MW,其中60%以上项目均以氢气为最终产品,23%的项目以甲烷为最终产品。从项目数量上看,德国遥遥领先,超过第二梯队(丹麦、英国、荷兰、法国、奥地利、西班牙)的项目数量总和。

【能源眼?可再生】欧洲电转气示范项目的经验

图3  欧洲电转气示范项目分布图

来源:欧洲电转气平台网站

上述示范项目中,33%的项目将转化的气体输入天然气管网,25%的项目将转化的气体直接用于交通和发电领域。

欧洲示范项目取得哪些经验?

在技术上,质子交换膜电解技术面临规模的挑战,需要加快兆瓦级的应用;固体氧化物电解池(SOEC)需要证明商业化可行;电解池的寿命有待提高;天然气和氢气混合的气体对终端用气设施存在哪些影响有待深入研究。

在经济上,为了获得经济性,电转气技术需要实现大规模长周期的储能。这就要求可再生能源发电的比例进一步提高。此外,电转气技术的资本支出有待降低,二氧化碳价格有待提高。

制度层面,欧洲国家也面临一些难点。比如,欧盟尚未将电转气生产的氢气或甲烷认可为生物燃料(biofuel),因此,电转气难以受益于交通领域可再生能源的比例目标。此外,好多欧洲国家将电转气用的电也当成终端用电,需要承担终端用电的税费成本。

最后,既然是电转气,那么所涉及的电、气两个领域就需要协调。两者能否密切协作,也是该技术成败的决定因素之一。


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