制氢工艺与技术
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4.5 水力能制氢

4.5.1 水力能资源

利用水电不会减耗有限的化石燃料,为后代留下了自然资源,因水电项目的建设成本通常能在10~20年内收回,所以还形成了长久的、维护费用低廉的电力资源遗产,因此,水电项目真正地促进了当代和未来几代人之间的公正合理关系。水电项目不会产生由于燃烧化石燃料而排放的温室气体和酸性气体,有助于稳定全球气候环境,减少酸雨等自然灾害;有利于减少气候变化对人类造成的广泛的潜在影响。

据初步普查结果,全国水力能资源理论蕴藏量为6.76亿千瓦,多年平均发电量为5.92万亿千瓦·时,可开发水能资源为3.78亿千瓦,多年平均发电量1.92万亿千瓦·时,占全世界可开发水力能资源总量为16.7%,水力能资源蕴藏量和可开发量均居世界首位。水电资源在我国能源结构中占有重要的地位,经济可开发水电能源折合507亿吨标准煤,是中国现有能源中唯一可以大规模开发的可再生能源。

4.5.2 水力能发电制氢

我国大陆第一座水力发电站——石龙坝水电站是1908年(清光绪三十四年)由昆明商人招募商股、集资筹建的。电站于1910年开工,1912年完成两台240kW水轮发电机组安装并开始发电,后经过7次扩建,于1958年达到6000kW装机容量。至今,石龙坝水电站仍在运行,这也是世界上较早修建的水电站之一。目前,我国在优先发展大江大河的基础上,形成了金沙江、雅砻江、大渡河、乌江、怒江、黄河上游等十三大水电基地,占全国装机容量60%的十三大水电基地汇集了诸如三峡、葛洲坝、溪洛渡、向家坝、二滩、龙羊峡等一大批国家重点工程项目,推进了我国水力资源的开发和合理利用。

由于水库库容有限,丰水期容纳不了,根据需要调整库容时的放水和电网不能接纳等原因,存在较大的“弃水”。这部分“弃水”量,没有明确的说法。但从不完全的报道中,可见其量是相当大的。据报道,由于电网不能接纳,2013年,云南240亿千瓦·时电随水而弃[97]。无独有偶,四川省能源局的一位官员亦撰文称,据四川省电力公司预测,2013年四川省统调水电丰水期富余电量将达到100亿千瓦时以上。如不能有效地消纳,有可能出现水电大量“弃水”问题[98]。加上众多的小水电,这样估计,全国有数百亿千瓦时的水电没有利用。

20世纪二滩水电站“弃水”现象曾引发广泛关注。然而几十年过去了,类似的“弃水”现象仍然存在,并且有扩大趋势。实际上,与其等待、抱怨,不如集思广益,另辟蹊径。如用“弃水”的电来制氢,用4.5kW·h的电,换取1m3的氢气,实质上是将能量储存起来,也算一条现实的解决途径。

4.5.3 水力能制氢优势

水电本身是清洁的、可再生能源,用来制出本身就是清洁的氢,正是“清上加清”,格外清洁。这对消除来势汹汹的PM2.5是一剂良药。

小水电制氢与基地用氢结合起来,是完美的分布式储能,能源网络的模式。第三次工业革命不正是提倡能源网络化吗?