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氢用于储存风能

时间:2011-10-21 17:44:03来源:

  据www.cleantechblog.com报道:风力发电所产生的电能除了可以输送给电网或者直接应用外,还可以储存起来。氢气可以用作储存风能的媒介,这种储能方式具有独特的优势。
首先,电解水制氢过程中,随着电流流过,会在电极两侧生成氧气和氢气。假设电解装置的效率为100%,则生成1千克氢气需要消耗39千瓦时的电。而在现实中,最好的电解装置的效率大约为80%。使用效率为80%的电解装置,生成1千克氢气需要消耗50度电。生成的氢气用管道输送到储氢装置中。为了避免氢气压缩或冷却液化的高成本,一个很好的选择是将氢储存于金属氢化物悬浮液中。即采用很小的金属微粒与合适的分散剂,可使镁金属微粒永久性保持悬浮状态。在适当压力和温度下,使用氢化反应器,镁的悬浮液将快速吸收氢气,在反应器中生成的氢化镁悬浮液,从而在环境条件下大量储氢。氢化反应器在生成氢化镁悬浮液的同时产生热。这些热能大约是氢气热值的30%,其中的大约10%或其三分之一可用来做有效功,例如用来发电。其余的热能可以用来供暖或热水。这样,氢化反应过程的效率将达到110%-130%。
这些储存氢的悬浮液具有多重选择。其一,氢气可以在原地重新释放,用于驱动燃气涡轮机发电。风力发电厂主可以选择实时或先于电力市场销售,时间和价格都由电厂主自己决定。因为通常夜晚刮风的次数比白天多,而白天的用电量比晚上多,晚上电的批发价格一般是0.02美元每千瓦时或者更少。据《商业周刊》报道,2009年年初至今德克萨斯州的输电网电的批发价格接近于零或低于当时价格的11%。所以在那个时侯,连接在电网上的风力发电设备实际上是在赔着钱向电网供电。为什么这么说呢?因为大型的煤电厂和核电厂不希望改变他们的发电量,这种发电量变化的循环会导致过发电设备早磨损和高成本。风力发电厂享受着美国联邦税务所0.022美元的税收补贴。因此,只要电的价格没有降到-0.022美元,风力发电厂仍可以盈利。
其二是使用氢悬浮液将风能储存起来。风不可能一年四季不间断的吹,而电网又不能仅仅依靠风力发电供应所有的电能。一般说来,风力发电厂输出的电能只有15%可作为可靠能量。这意味着对于一个500兆瓦的风力发电厂,仅仅有75兆瓦被ISO视为可发电的能量。通常为保证风力发电输出电能的稳定性,需要附加一个天然气电厂,这就在一定程度上影响了风力发电的零碳排放。以下是一个500兆瓦风力发电厂提供的150兆瓦发电量100%用氢储存并驱动燃气轮机发电的例子。在这个例子中,ISO认为风力发电占电网30%的电能。


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    图中,灰褐色部分代表被氢储存的电能,蓝色部分被风力发电机传送到输电网,红色部分来源于氢驱动燃气发电机。横坐标代表输送到输电网的电能中来源于风力发电机和燃气发电机的电能所占比率。一年里大约45%的时间,这150兆瓦的电能来源于实时风能,并将多余风能储存起来。大约40%的时间里,电能来源于风能和燃气发电机协同供电。大约15%的时间,电能仅来源于燃气发电机。
综上所述,采用氢存储风能的优势主要有:
1.分送电力时可要求更高的价格。
2.网并联可以采用较小的容量——而不用将其设计为适于风力发电厂最大供电量。
3.不需燃天然气发电厂。
4.燃氢气的发电机可以替代天然气发电机。
5.风力发电机只要在有风的情况下就能全天发电。
 

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