华北院田江南：国产碱性电解槽更具有成本优势

近日，中国绿色制氢与应用高峰论坛在长春顺利举办。华北电力设计院田江南老师为与会嘉宾做《可再生能源制氢关键技术与经济性分析》演讲报告，对在“氢热”背景下可再生能源制氢的关键技术和经济性进行案例分析，从成本和技术上对电解槽类型、DC-DC、氢气纯度以及能耗等方面进行全方位解读。


田江南：中国电力工程顾问集团华北电力设计院高级工程师

自“碳达峰，碳中和”目标被提出以来，氢能便一跃成为最热的能源风口。“超1/3央企布局氢能”，看似火热的背后也有需要冷静思考的问题，“绿氢的成本仍然太高，在技术上可行，在经济上有可优化的空间”田江南表示。

随着能源载体的转变，碳与氢的比重也在随之变化，从木材到煤炭、石油、天然气、氢，碳的比重逐渐减小。氢气的应用正在随着能源结构的调整而逐步增多，在炼油、化工、冶炼、电子等行业都有氢气的存在和运用。例如，利用氢气对发电机进行冷却，发电机的出力提高了20%~35%。



关于不同类型的电解槽差异和优势，田江南强调，相对于进口的PEM电解槽，国产碱水电解槽更具有成本优势，并且国产碱水电解槽设备单台出力较大，适用于大型制氢项目。“如果提高了电流密度，可以使制氢设备的占地面积减小，一定程度上压缩了人力物力财力，会节约整体项目造价”

对比碱性水电解槽和PEM电解槽，所产氢气纯度分别为99.8%和99.95%。根据国家标准，针对电子工业所需氢气纯度的特殊性，电子工业用气体氢的质量纯度需要符合相关技术指标。田江南为大家解释了国标水电解制氢系统技术要求，水电解制氢系统的工作压力分为常压（<0.1Mpa）、低压（0.1Mpa~1.6Mpa）、中压（1.6Mpa~10Mpa）三种。根据固定式水电解制氢系统和移动式水电解制氢系统的不同特点，田江南得出结论：“单台制氢设备出力500Nm3/h以上、大规模工程项目不适宜撬装（移动式水电解制氢系统）。”而关于水电解制氢系统的能耗问题，根据项目可以得出交流电能能耗结论：随着单台制氢设备出力的增大和系统规模的增大，制氢系统单位能耗和制氢系统能效值越低

最后，关于近期热议的风电制氢话题，田江南首先讲到了氢气的安全性，通过氢气汽车与汽油汽车燃料泄露的燃烧对比试验可以看到，由于氢气密度低的物理特性，氢气在燃烧时没有蔓延燃烧的特点，因此相对安全。在制氢站的布置上，氢气站、供氢站、储氢罐与建筑物、构筑物的防火间距也是需要重视的问题。应严格按照规范布置，例如：卧式氢气罐之间的防火间距，不应小于相邻较大罐直径的2/3；立式罐之间、球形罐之间的防火间距，不应小于相邻较大罐的直径。一组卧式或立式或球形氢气罐的总容积，不应超过30000m³。组与组的防火间距，卧式氢气罐不应小于相邻较大罐长度的一半；立式、球形罐不应小于相邻较大罐的直径，并不应小于10m。