在風(fēng)電裝機(jī)再創(chuàng)新高的同時,棄風(fēng)限電形勢也在反彈。國家能源局信息顯示,2015年中國風(fēng)電新增裝機(jī)容量3297萬千瓦,累計并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到1.29億千瓦,風(fēng)電發(fā)電量1863億千瓦時,占全部發(fā)電量的3.3%。2015年全年棄風(fēng)電量339億千瓦時,平均棄風(fēng)率15%。2015年全國風(fēng)電平均利用小時數(shù)1728小時,同比下降172小時。
為了解決棄風(fēng)限電問題,提高風(fēng)電投資收益,中國能源化工從業(yè)者提出了一系列解決方案,其中風(fēng)電電解水制氫是探討的重點之一。2015年12月,巴黎協(xié)定正式通過,全球推進(jìn)溫室氣體減排已是大勢所趨。在棄風(fēng)最嚴(yán)重的西北地區(qū)開發(fā)大規(guī)模風(fēng)電制氫項目,可以降低煤化工和石油化工行業(yè)的碳排放,兼具社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
但從風(fēng)電制氫的概念提出,到現(xiàn)在已有5年,尚未建成任何示范項目。亞化咨詢認(rèn)為,下述兩大矛盾制約了大規(guī)模風(fēng)電制氫項目的實現(xiàn)。
一方面,煤化工和石油化工長周期穩(wěn)定運行與風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定的矛盾。2015年,全國風(fēng)電利用小時數(shù)最高的地區(qū)是福建2658小時,利用小時數(shù)最低的地區(qū)是甘肅1184小時。也就是說,哪怕在福建,70%的時間風(fēng)電機(jī)組是不工作的。大化工生產(chǎn)需要穩(wěn)定的原料供應(yīng),難以接受頻繁波動的氫氣供應(yīng)。
另一方面,風(fēng)力發(fā)電分散分布與大規(guī)模化工生產(chǎn)集中利用的矛盾。大規(guī)?;ぱb置的氫氣需求量巨大,近年建設(shè)的煉廠煤制氫裝置規(guī)模在6萬方/小時-20萬方/小時左右。一個典型的5萬千瓦風(fēng)電場,以14.8%的棄風(fēng)制氫,年產(chǎn)氫量360萬方,折450方/小時。需要130個風(fēng)電場的棄風(fēng)制氫才能滿足一個小型煉油裝置的需求,而且氫氣的運輸問題難以解決。
Carbon Recycling International (CRI) 成立于2007年,總部坐落于冰島首都雷克雅未克。CRI 建造并運營世界上第一座二氧化碳和氫氣合成甲醇裝置,2012年甲醇產(chǎn)能1300噸,2014年甲醇產(chǎn)能擴(kuò)展到4000噸。
亞化咨詢認(rèn)為,二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)的開發(fā)利用,將使棄風(fēng)制氫成為現(xiàn)實。
首先, 二氧化碳加氫制甲醇規(guī)模靈活。上述典型風(fēng)電場棄風(fēng)制氫量360萬方/年,可生產(chǎn)2500噸/年甲醇,規(guī)模與冰島示范裝置相當(dāng)。
其次, 幾千噸級的甲醇生產(chǎn)裝置,只需要配備小規(guī)模的氫氣儲存和緩沖裝置,就可以實現(xiàn)穩(wěn)定運行。
第三, 甲醇作為液體化學(xué)品,在中國西北地區(qū)已有廣泛的生產(chǎn)和應(yīng)用,市場空間大。
第四,西北地區(qū)大量的煤化工項目在合成氣凈化工段會產(chǎn)生高濃度CO2,可以提供廉價的CO2原料。
最后,未來如果制氫和甲醇生產(chǎn)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)撬裝式,還可以在風(fēng)電場之間靈活調(diào)配。在棄風(fēng)嚴(yán)重的時候,調(diào)集制氫和甲醇裝置,多生產(chǎn)甲醇。棄風(fēng)不嚴(yán)重,或者區(qū)域風(fēng)電上網(wǎng)條件得到改善,則可以將生產(chǎn)裝置轉(zhuǎn)移到更需要的風(fēng)電場。