近日,我國首套自主研發的百千瓦級電氫雙向轉換裝置在廣州投運。該裝置可實現綠電和綠氫的分鐘級轉換,為可再生能源制氫、綠氫高效發電提供裝備支撐。這是繼建成廣州南沙小虎島電氫智慧能源站后,南方電網公司圍繞電氫協同,加快發展新質生產力的又一實踐成果,為新能源高質量發展按下“加速鍵”。
在廣州南沙小虎島電氫智慧能源站內,縱橫交錯的“鋼管森林”旁矗立著3個銀灰色集裝箱,以及1個小型儲氫罐,這就是電氫雙向轉換裝置。其基于可逆固體氧化物電池技術,在國內率先通過一套裝置完成制氫和發電。
目前,該裝置的制氫功率已達100千瓦,相比傳統電解制氫技術,電解效率提升約30%,年發電量可達到28萬千瓦時。廣東電網公司廣州供電局氫能源研究中心相關負責人介紹,該裝置實現了從材料到系統的全面國產化,標志著我國可逆固體氧化物電池技術從實驗室走向了示范應用。
什么是可逆固體氧化物電池技術?廣州供電局氫能源研究中心技術總監區定容介紹:“相較于其他電解制氫或者燃料電池發電技術,可逆固體氧化物電池采用厚度不到10微米的導電陶瓷薄膜作為電解質,在高溫環境下電解制氫或發電,效率更高、成本更低,是目前唯一雙向可逆技術。”
“‘可逆’是指,該裝置集制氫與發電功能于一體,可通過高溫電解水制取氫氣,并收集到儲氫罐,隨時向站內供氫;還可將儲氫罐內的氫氣輸送回裝置,通過電化學反應按需發電并網。”該氫能源研究中心項目工程師楊怡萍解釋,“只需一鍵觸發,電和氫便可實現分鐘級的轉換。”
據悉,該裝置電堆平均每3千瓦時電可制1立方米氫。“尾氣循環利用下發電效率可達60%。”楊怡萍介紹,“未來通過模塊化疊加組合,將進一步應用于冶金、化工等行業領域,屆時電氫轉換規模將提升百倍,拓展到萬千瓦級。”
綠色發展是高質量發展的底色,新質生產力本身就是綠色生產力。近年來,我國清潔能源產業不斷發展壯大,清潔能源消費比重達到26.4%。依托“電—氫”和“氫—電”的高效、雙向轉化優勢,電氫雙向轉換裝置豐富了新型電力系統的調節資源,助力粵港澳大灣區風電等新能源的大規模就近消納,也提升了電網在各種極端情況下的韌性與可靠性,為新型電力系統發展提供了一種高效的技術路徑。
通過“電—氫”轉換,全社會用氫客戶可以直接或間接地成為用電客戶,以綠氫為途徑,既能大幅增加電網消納新能源的能力,也能進一步提高電能在終端能源消費的比重,最終支撐實現碳達峰、碳中和。