关于酒泉风电场电力制氢可行性的探讨| 风能中国网

关于酒泉风电场电力制氢可行性的探讨

郑尔历

  大型风电场的电力上网和成本问题是发展绿色清洁新能源急需xx的难点。本文通过对酒泉风电场调研和多次实验提出另一个综合利用的途径,即利用风电制氢(含制氧)。本文就其可行性、经济和社会效益以及氢气的特性、使用等技术进行了探讨,从而独辟蹊径使风电场电力不需上网而得到充分利用,创造出巨大的经济效益和社会效益。

关键词:风电  制氢  制氧  效益  储存  输送  使用

1.1历经十多年的建设发展,甘肃省酒泉风电场已初具规模,从二OO九年起始,酒泉又开建世界{sg}千万千瓦级风电基地,以“陆上三峡”之称,即在二OO年建成风电装机二千万千瓦,其发电量超过已建成的长江上游三峡水力发电站的规模,屹立在亚洲以至世界。

由于丰富的风力资源和大规模的风电及配套产业投资和建设,有力地拉动酒泉市的投资和相关产业的快速发展。去年该市的投资增长90.97%,其中风电及其制造业投资占全市固定资产总投资的62,96%,财政收入增长107.4%,是历年来前所未有发展新途径。

1.2:在酒泉风电场高速度发展的过程中,对风电发展问题的议论日益增多。尤为今年召开的全国人大、政协两会上争论更为激烈,争论的焦点集中在两个问题上;

一是大型风电场所发电力上网难题未xx。由于风力发电受自然界各种不可控制的因素影响,非常不稳定,对电网的安全供电造成较大冲击。

电网的承载能力是有限的,不是上了一个风电场项目,全部风电就能被输送出去。甚至有的专家对风电上网作现场调查后发出“在外界看来,可再生能源是环保的,可是象风电这样不稳定的电力,却在污染电网”。

有的专家以内蒙风电的运行实际为例,入冬至今内蒙电网已接入风电装机容量430.2万千瓦。尽管在白天用电高峰期,能全部消纳这些电量,但在夜晚用电低谷期,由于要确保火电、供热机组的运行,不得不让风机弃风停机。

目前内蒙风电场有320万千瓦的风电机组不能出力,比例占到80%,而夜间正是草原上风力{zd0}、最稳定的黄金时刻,大唐电力集团公司规划部门表示电网扩建跟不上风电发展,甘肃西部和内蒙东部一些风电场不得不时处于停产或半停产状态。

第二个难以xx的问题是风电成本。大型风电场的投资动辄几十亿,几百上千亿元,加上又要建设智能特高压电网,其投入与产出都不成比例。尽管有国家政策性的上网电价补贴,但长久下去不易维系。

另一渠道是出卖碳减排量,因大型风电场大多建设在经济不发达的戈壁、沙漠或大草原上,按照联合国碳交易规则其收益和xx不是补偿其投入的份额范围,为此国家发改委接受一些行业资深人士建议,新能源产业不能凭空发展,需要联系传统产业,才能带来切实可观的经济效益。因此,新能源产业的振兴措施尚在进一步研讨修订之中。

2.1:对于大型风电场生产的电力综合利用问题,早就引起甘肃省老科协的老专家和专业工程技术人员的关注。通过对酒泉风电场的实地考察,反复的调研论证,我们认为,发展风电是防止地球持续变暖、减碳限排大力推广绿色清洁能源的必由之路,目前的发展状态仅仅是个开始,甘肃酒泉的风能储量应该快速大力的进行开发,应该为国家的经济建设提供大规模的绿色能源。

但在风电利用方式,或者是模式上不能只走并网这一条路,应该大力开发除并网之外的风电能源多种利用的模式,并且应该考虑市场对清洁能源(包括多种能源产品)之急需的综合利用之道。

这里提出“利用风电进行电解水制氢气、氧气,立即、快速、直接产生巨大的经济效益和社会效益”的方案,探索为甘肃循环经济发展创新的一个新的模式和新的产业群的崛起做一肤浅的介绍。

2.2:风电制氢——率先创新氢能源新时代。

毋庸置疑,现在的大型风电场直接并网的方式因为缺少一个大型的“储能、调控”环节,不稳定的风电是电网不欢迎和不愿意接受的。

那么加上一个这样的系统如何呢?好像也不现实,实用技术方面有“抽水蓄能”方式,这是一个成熟的技术方案,但是受特定的条件限制,首先要有大量的水源,还要有合适的地形高差,才能够实现利用水流的落差能量进行调控发电,从而得到稳定的可控制的电能,从规模上看也是差距太大。如刘家峡水电站十分巨大的水坝和5台水轮发电机组,其总设计发电量也就是130万千瓦,实际上平均发电量不足100万千瓦,假设要将1千万千瓦的电能进行这样的抽水储能,那就要搞十个刘家峡水电站和储能水库,是现有刘家峡水电站的十倍规模的上、下水库和10倍的发电机组才能够满足需要,大概的想一想就知道,这几乎是不可能的事。

拿现在已经规划和建设中的三个国内{zd0}的“千万千瓦级风电场”来说,都是在极度缺水的地区(一个在甘肃酒泉两个在内蒙),平坦的地形(风能资源好的地方都是平坦的地形、地貌),也没有落差高的地形环境,所以不能应用“抽水储能”方式调控风电,我们认为“抽水储能”方式调控风电只能够小规模的、在特殊的有条件的地区才行。

使用蓄电池怎样呢?铅酸电池肯定不行,没有这么大的功率容量,并且价格特别贵,大量的使用还有铅污染问题:镍氢电池与锂离子电池受限于这两种元素的数量限制(全球的储量也是不多的)和特别昂贵的价格的限制,也不能够采用;最近还有全钒氧化还原液流电池在研发中,但是多次还原过程中的离子膜污染问题也一直没有很好解决,要达到实用的程度还要相当长的时间,商业化的应用究竟会不会影响到环境还是未知数。

其它的储能方式,如压缩空气储能;飞轮储能等等都因为效率太低、容量太小,也是不能使用的。

2.3:其实转变思路,利用风电进行大规模制氢,走“氢能源”方式,不一定非走“风电上网”这一条路,问题即可迎刃而解,通过我们的分析和计算,可以发现在“并网方式疑无路时,更有柳暗花明又一村”的美好前景。

人类使用能源方式除了碳能源的方式即现在大量使用的化石能源方式外还有氢能源方式,这是一种最干净的,可以循环的可大规模利用的能源方式。将水进行电解就可以得到氢和氧两种气体,一公斤水xx电解后可以得到1立方米氢气和0.45立方米氧气还有0.03公斤的固体物(拿海水来说固体物就是海盐)。

这种技术是很成熟的技术,以前总认为需要消耗大量的电力,以前的技术水平是要消耗5度电才能够电解出1立方米氢气,最近的报道有电解产氢气一立方米只需要2.51度电能的新技术问世,继续进行电解技术研发,还可以降低耗电量。

如果我们改变思维,利用大规模的风电进行大规模的电解水制氢,会得到大量的最干净的能源——氢气和氧气。

有了风电制氢产生的这些氢气能源(数量巨大),我们就能够实现大规模的能量储存(指储存氢气和氧气),既可以解决现在模式的风电并网难题(利用氢气能源替代传统的煤炭能源发电并网或者是使用燃气轮机发电并网),又能够直接利用将氢能源利用在其它许多方面,如工业上的炼钨和炼钼都需要大量的氢气,移动的交通工具(汽车、火车、轮船甚至飞机都可以使用氢气能源,生活中的炊事、取暖等都能够使用。

地球上有70%的面积是水,作为一种能量的转换物质(载体),可以说是取之不尽、用之不竭也是目前所知最廉价的物质,风电在这里只是起到了一种能量的转换作用,还是可以循环往复利用的绿色能源。

将巨大的风能资源,通过风力发电→电解水→制氢制氧→氢气能源→发电、制热、炊事、取暖、交通工具使用等过程后又变成了水,这些水返回到大自然的水系统循环中为下一次的能量转换循环中再利用

电解水制氢的同时还可以得到大量的氧气,这也是生产和生活中必不可少的一种宝贵资源,炼钢时就需要大量的氧气、金属加工中的切割、焊接等方面都需要大量的氧气,氧气在医疗方面已经越来越使用的广泛,而电解水产生的氧气(含氢气)是质量{zg}的。

2.4:经济效益分析

氢气燃烧热值很高,除核燃料外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中{zg}的,为142351kJ/kg32352大卡/kg),是汽油发热值的3倍。

氢气的比重小,纯氢的密度仅为空气的1/14,为0.0899g/L

1立方米(合1000升)氢气重89.9g,热值为12797.355kJ(2956大卡)

1公斤水电解后不但可以得到1立方米的氢气并且还可以得到0.45立方米的氧气和0.03公斤的固体物。

拿千万千瓦级风电场来说,1小时就是1千万度电(按设计指标计算),用2.5度电能产生1立方米氢气,就可以得到4百万立方米氢气。

1000万度电/2.5=400万立方米氢气。

1立方米氢气的热值是2956大卡,标煤的热值是7000大卡,大约2.36立方米氢气的热值相当于1公斤标煤的热值。

7000大卡/2956大卡=2.36(倍)

400万立方米氢气除2.361694915.2公斤标煤(我国是按煤当量“标煤”计算热值的),大约相当于1700吨标煤的热值能量。

市场上的优质煤炭热值一般是5500大卡计算。

5500大卡/2956大卡=1.86(倍)。

400万立方米氢气/1.86=2750537.6公斤。大约相当于2750吨普通优质煤炭。

即相当于2750吨优质煤炭的能量,也就是说“千万千瓦级的风电场”1小时所发出的电力进行风电制氢模式,就能够产生近3000吨优质煤炭的热值能量,124小时就能够产生:

3000X24小时=72000吨优质煤炭的能量。

相当于72000吨优质煤炭热值能量的氢气能量,不可否认,风电因为时大时小,时有时无,不能按每天的全部时间计算,这里只按每天1/3的实际使用时间计算,每天也有24000吨优质煤炭热值的氢气能量,一年就是8760000吨优质煤炭能量(24千吨乘以365天),即相当于876万吨优质煤炭能量。

这些氢能源是能够储存的,可以在需要的时候用来替代传统的煤炭进行发电(最成熟的技术),产生的电力在电网高峰需要时大量的并入电网(这是高质量的特别平稳、可调、可控的电流,是电网十分欢迎和笑纳的高质量电能),得到良好的经济效益,又可以在电网低谷时脱离电网,将氢气给大量的使用氢能源的汽车、火车、飞机、轮船等移动交通工具加氢气能源,立马就变成实实在在的真金白银收入,或者是通过管道方式输送到城市、居民点,提供给千千万万的家庭生活使用,更可以源源不断的供应炼钢、炼钨、炼钼、医疗或者是军工企业使用。

电解制氢的同时除产生单项的纯氢气外,还有纯氧气产生(电解水方式产生的是纯氢气和纯氧气,是质量{zg}的),每产生1立方米氢气,同时就可以产生0.45立方米氧气,在产生400万立方米氢气的同时还产生160万立方米的氧气。

400万立方米X0.45=160万立方米。

这些氧气是也是可以直接卖的商品,大量的机械加工企业的钢铁切割和有色金属的焊接就需要大量的氧气,其它在医疗卫生、化工还原、污水处理方面都需要大量的氧气,即便是在“高效燃料电池”(指非传统的利用纯氢、纯氧工作的燃料电池)工作时也需要大量的氧气。

此外,在电解水时还可以回收大量的热能,这是因为电解的过程中,会有一部分能量变成热能,这些热量可以通过热交换器置换出来,既提高了电解的效率,又得到数量很大的热能,冬季可以取暖、供鱼池加温等,夏季可以为洗浴提供热能等,用途是十分广泛的,总之是一种很有价值的能源,也是风电制氢、制氧同时的副产品,有实在而直接的经济效益。

电解水制氢的过程中也是对水的浓缩过程,拿海水来说,其含盐量是3%1公斤海水中含盐30克,每小时制氢4百万方米时需要消耗海水约4百万公斤合4000吨海水,每吨海水中含盐300公斤,就算是只提炼出来一半,也是150公斤,4000吨乘以150公斤等于60万公斤=600吨(1小时的产量)按1/3计算也有200吨的纯盐,这又是一种伴随着制氢过程中产生的副产品,都是利用风电产生的,有实际价值的产品。

所以说风电制氢并不是仅仅提供一种能源,而是不但提供了大量的氢能源,还提供和产出多种有直接经济效益的产品和大幅度的降低了风力发电机组的制造成本,这样计算经济效益才比较客观,所以从这种模式的经济效益方面分析并不是大赔钱的生意,而是有很好的经济效益和很好的环保效益的好模式。

2.5:单台风力发电机组的效益分析(1000千瓦机组标准)

我们再来看看单台风力发电机组的情况,实际上风电机组的投入就是风力发电机组制作成本,只要竖起塔架,安装好风机就可以收集风中的能量,将其转化为源源不断的电力,在平均20年的设备折旧的成本分摊中,每度电的价格是极低的,下面试分析1000千瓦的风力发电机的度电成本:

假设:1000千瓦机组成本是300万元(制氢专用机组,并非并网机组,见《风电制氢—率先创新氢能源时代》一文中的介绍)。

20年分摊300万元,为每年15万元,每月为1.25万元(15/12个月)。

而其发电量每小时1000度(按满发计算)每天就是:

24小时×1000千瓦=24000度电。

30天(1个月)×24000度电=720000度电。

720000度电除以1.25万元;

720000度电/12500=57.6度电/元。

1元钱可以生产出57.6度电!

实际上风力发电机不可能天天在转而且风能又是时大时小的,保守的计算只能是每月只有1/3的时间在正常工作,那也是1元钱可以生产出19.2度电(57.6/3=19.2)。

一元线的投入可以产生出19.2度电,那么每度电价格仅:

100分钱/19.2度电=5.2分钱/度电。

每度电仅为:5.2分钱!

通过计算我们可以知道,风电确实是{zpy}的电能!

当然还得加上氢气的电解设备、存储设备、灌装设备等,每立方米的氢气制造成本怎么也不会超过3角钱(按3度电生产出一立方米氢气,只有15.6分钱)。

那么利用这样便宜的电能进行氢气的生产,不用多说任何人都知道是“一本万利”的事,况且风能又是“取之不尽用之不竭”的,更不必担心枯竭问题,良好的环保效益更是“节能减排”的{zh0}方式。

2.61000千瓦单台风电机组制氢的实际收益:

1000千瓦的风力发电机组按标准发电量是每小时1000度电(千瓦/时),每天是24000度电,1个月(按30天计算)是720000度电,我们有了720000度电(一个月的风电量),就可以生产出288000立方米的氢气(按每立方米氢气耗电2.5度计算),按每瓶装入6立方米计算(现在市场的标准氢气瓶,压力是150公斤/平方厘米,容积是40L氢气钢瓶):

288000立方米氢气/6立方米容量=48000瓶氢气(每瓶装入6立方米氢气);

电解氢气每瓶价格为120元:(20104月份价格)

120元×48000=5760000元(576万元);

即如果卖氢气,每月可得576万元。

即便是按1/3来计算(风力发电机每月实际只发电1/3的时间计算)也有:

576万元/3=1728000元(173万元);

上述氢气按实际得到的月收入为:1728000元(173万元)一个月时间的氢气收入。

1000千瓦单台风机组制氢时生产的氧气收入:

另外还有氧气(每产生1立方米氢气同时产生0.45立方米氧气):

即:288000×0.45=129600立方米氧气(一个月的产量)。

按工业常用:40L瓶内压力为15Mpa,可以 贮存6立方的氧气(表面天蓝色,黑漆标明“氧气”字样);

那么129600立方米氧气/6=21600瓶氧气,每瓶氧气卖45元(20104月价格,医用纯氧含氧量99.5以上)

21600X45=972000元(97.2万元),还是按1/3的工作时间计算97.2万元/3=324000元(32.4万元)。

一个月氧气的收入是:32.4万元。

上述风电制氢、制氧,一个月生产的氢气为173万元;氧气的收入为32.4万元,两项相加总数是173+32.4=205.4万元。

2.7:xxxx分析:

投资11000千瓦的风力发电机组进行风电制氢、制氧,就算是投入600万元(包括机组投资300万元加制氢设备、存储设备、灌装设备、人员工资等300万元),那么4个月就能够收回投资!再加上诸多的不确定因素,怎么着也就是半年即可收回全部投资,其余的19年半就是纯粹干捞钱了,当然需要付出2成或者是3成的维持费用(维修、管理、工资等),大概以每年205.4万元×12个月=2468.8万元计算,10年是24688万元(2.4688亿元),9年是22219万元(2.2219亿元)总共是:

2.4688亿元+2.2219亿元=4.6907亿元,打上七折也有3.2834亿元。

投入是600万元,半年收回投资,20年后总收入为3.2834亿元;

3.2834亿元/60054.7倍率的投入回报,还是稳稳当当没有任何风险的回报。

20年的使用时间内减少的二氧化碳相当于876万吨煤炭X20=17520万吨煤炭(一亿七千五百二十万吨)所燃烧产生的数量,按燃烧1吨煤炭产生3吨二氧化碳,是52560万吨二氧化碳(五亿二千五百六十万吨),这无疑是十分巨大的二氧化碳减排数量。

2.8社会效益分析

如此巨大的利润当然应该多多益善,但是我们还要为老百姓的生活问题着想,假设:利用这些氢气替代天然气,通过管道输送到千家万户,供应居民的生活需要,这是必须的社会效益问题,虽然利润也许会少一些,但是因为用户数量巨大,又是长期不会饱和的生意,还是应该做的,广大的老百姓使用上氢能源,众多的汽车使用上氢能源这才是真正的达到了“节能减排”的目的,下面是介绍将氢气使用在居民生活中和汽车使用方面的经济预算。

1000千瓦风力发电机组每小时可产生1000度电,耗电2.5度可以产生1立方米氢气,即每小时可以生产400立方米氢气(氢气1立方米热值是2956大卡;天然气1立方米是8400大卡,8400/2956=2.8)。

400立方米氢气相当于142.86立方米天然气的热值(400/2.8=142.86,这里以天然气的热值作为计算当量,下同),每个家庭每天平均使用0.3立方米天然气就足够了。

一小时的产氢气量是142.86立方米(天然气当量),每天24小时可以生产3428.64立方米,每天按1/3的实际生产量计算也有1142.88立方米(天然气当量计算的),每户居民每天平均使用0.3立方米天然气(按每天使用4小时时间计算,其余的16小时为存储时间),每天可以满足3809户居民的炊事需要用气(1142.88/0.3=3809),这是加上储气设备的供应用户数量。

目前居民用气是1.45元,1142.88立方米可收入1657.76元(1天的产气量),一年的收入是:1657.76×365=604869.24元(60.4869万元),再加上每年氧气的收入32.4万元×12个月=388.8万元。

那么供应炊事用氢气加上销售氧气的收入,两项每年可得:449.8万元;

目前汽车的天然气价格是2.3元,那么如果加装到汽车上就可以得到1142.88立方米×2.3=2628.624元,一年的收入是:2628.24×365=959307.6元(95.9307万元)加上氧气收入每年是484.73万元(同上)。

加入汽车使用每年可得:484.73万元。

供应居民用气和汽车用气的收入特点是,资金回笼快、常常是供不应求的状态,可以进行预售方式(即未供应先交钱),不但社会效益很好,节能减排意义也更大,当然这些都是建立在“氢能源方式”的条件下的,不过氢能源的利用已经都是成熟的技术了,没有什么太大的技术瓶颈。

那么利用这样便宜的电能进行大量的廉价的氢气、氧气的生产,不用多说任何人都知道是“一本万利、快速暴利”的事,况且风能又是“取之不尽用之不竭”的,更不必担心枯竭问题,盆满钵满的赚、长久的赚,即利于自己、又利于国家更利于生态环境,所以说转换思维,将会发现“风电制氢、制氧”这么美好、这么不差钱。

2.9现有风电场的赚钱之路

现在的许多风电场,都在为“并网”问题烦恼,如果改变思维,将其用来“制氢、制氧”方式,这么多已经建成的风力发电机组将产生多么巨大的经济效益呀!简直想都不敢想了,本文中举例的是1000千瓦的单台机组,这也是风电场中最常见的机组,几万千瓦级的风电场拥有几十台(1个月的收入就是205.4万元的几十倍,卖氢气氧气计算);几十万千瓦级的风电场拥有几百台(1个月的收入就是205.4万元的几百倍);千万千瓦级的风电场拥有上万台机组(1个月的收入就是205.4万元的1万倍,就是205个亿,一年就是2460个亿),大概的算一下就知道这是多么巨大的财富。

依靠这些由取之不尽用之不竭的风电产生的大量的氢气和氧气,我们设想可以首先成为西部{zd0}的氢气、氧气生产基地,供应整个西北地区使用,使大西北率先进入到“氢能源时代” ,真心的希望酒泉风电场能够迅速的走上“风电制氢、制氧”方式,赚到“天文数字”的巨额资金,同时更是“造福一方”的大好事。

2..10:几条建议供参考:

当然,这些大型的风电场都是在干旱少水的地区,怎么落实“风电制氢”方式转化中必不可少的水呢?笔者建议,可以逐步的进行,拿1000千瓦机组来说,每小时电解出400立方米氢气时只需要400公斤水,24小时用水量也就是9.6吨水,这些水在一次循环中大概要消耗掉30-40%,这些可以是普通的河水、可以是生活污水、也可以是苦咸水。

这些水在氢能源的利用中还有进行净化的作用,以后在“高效燃料电池”(指利用纯氢气和纯氧气工作的燃料电池,有别于现在的燃料电池,现在推广的燃料电池是利用纯氢气和大气中的仅占21%的氧气工作的)工作中可以按比例产生至少为总量60-70%的还原纯水,进一步的进入到“电解循环中”继续使用,电解后的剩余物就是浓缩了的污染物或者是苦咸水中的碱性物质,已经很容易处理了,也可以说“顺便”就将污水净化了,因为一台机组的用水量不大,一台10吨的汽车拉一车就可以使用1-3天,这些汽车每天拉水进入风电场,从风电场出来时拉运的是氢气瓶和氧气瓶,因为可以赚大钱,所以会特别积极的,如果有条件,将这些拉运汽车改成“氢能源”汽车,那么烧的就是自己生产的氢气,连燃料费都不用付了。

可以设想先有一台汽车拉水为一台1000千瓦的机组提供水源,赚钱后再逐步的增加数量,联系氢气、氧气的销售渠道,在市场中以{zd1}的价格销售,将使用传统电能制氢、制氧的单位挤出市场,不让这些旧技术再生产这一部分了(旧技术无论怎么解释,也是利用传统的常规能源生产氢气和氧气的,潜在的破坏生态因素无法杜绝,在利用绿色能源风能制造的这些产品面前,应该有自知之明主动退出),xx是市场竞争的方法,利用xxx的风能产品排挤传统能源制造的产品,实际上就是执行了这一部分传统产品从根本上的“节能减排”,仅仅是氢气、氧气这一块市场就大的不得了,更何况我们还可以进行主动的引导开发,比如氧气的大量进入生活,见下面的介绍:

氧气利用介绍:

 

专家说氧

 

◆吸氧所产生的美容效果决不低于任何美容化妆品

                                    ——中国第二军医大学教授陶恒沂

◆“癌”是因为缺氧引起的——德国的诺贝尔奖获得者,Otto worad所有的疾病是从缺氧开始的

                                         ——日本医学博士,野口英世

◆缺氧是启发癌症的主要原冈——德国诺贝尔奖获得者,澳托巴比洛夫,研究氧气渗透人体氧气对增强免疫系统起着决定性作用

                                   ——StcnhcnLcvmc and ParnsMKldd

◆癌细胞在缺氧细胞中繁殖——日本前劳动课学研究所所长,小内山博氧气对xx和恢复疲劳有极大的效果

                                         ——日本都市医院,谷本晋一

◆氧气对防止老化和老年痴呆症有明显效果

                                     ——日本更植中央医院,吉松俊一

 

    摘自网页《嘉和氧疗》介绍,2010-5-4

 

还可以试一试在风电场附近打井取水使用,无论什么样的水都可以,就是人畜不能饮用的高矿化度水,在风电制氢中照样使用,更可以大胆的设想,将来取得了极大的经济效益后,从渤海湾中抽取大量的海水使用管道长途运输送到甘肃西部地区,以酒泉的大型风电场的巨大的风能电力,作为电解制氢、制氧的巨大的能源,电解后还可以从中提取大量的海盐,这都是值钱的化工原料。

氢气、氧气通过“燃料电池”输出大量的稳定可控的电力后(无论使用传统方式如替代煤炭的方式或者是燃料电池方式发电,副产品都是纯水),还得到的是大量的纯净的淡水和数量不小的水蒸气(这些水蒸气散发在这些干旱地区的大气中将会逐步改变当地的气候),淡水经收集后可以直接供应生产、生活方面使用,风电制氢时是用海水,这样的方式不断的进行,大量的水份加入当地的生态圈,将会在这些原来干旱或者是极度干旱的地区得到大量的水份补充,可以逐步的改变干旱缺水的状态,使这些地区更适合人类居住。有了这些大量的好水,可以进行高效的农业生产,产生大量的农产品供应社会,也将会使沙漠和戈壁缩步的缩小,实现“人进沙退”的美好夙愿,将中国西北的气候、土地、环境变的更美好,更适合于人类居住。

3.1:氢能储存运输技术的xx:

2008年的奥运会会上已经有两台“氢能源汽车”和一个加氢气站在运行,引起了国内外广泛的关注,今年的“世博会”上已经有几十台“氢能源汽车”和二个加氢气站在运行,这些使用氢能源的汽车和加氢气站的成功运行说明了在我国当前氢能源的存储、使用技术问题已经解决,这些技术保证了氢能源的使用安全和实际效益,为“风电制氢”打下了良好的技术基础、为风电制氢铺平了道路,下一步仅仅是如何推广应用的问题。

在推广应用氢能源模式中,最关键、最实际的问题就是“如何获得大量的、廉价的优质氢气”,我们甘肃酒泉的风电场正是处在最源头的氢能源供应基地的最重要的地位,可以设想,如果没有大量、廉价而且还是绿色的“氢能源”的供应,那么走向“氢能源时代”就是一句空话,利用现在已经建成的风力发电机,大量的制造出廉价的氢气,应该是“水到渠成”的事,将会成为国内的xx,将为我国的经济发展提供源源不断的、取之不尽用之不竭的氢能源。

3.2:成熟技术的快速普及:

氢内燃机技术请看下面的报道:

氢能源利用的突破,中国{dy}台氢内燃机点火成功。近日,我国自主研制的{dy}台高效低排放氢内燃机在重庆长安汽车集团成功点火。高效低排放氢内燃机是国家“863”计划{wy}立项的氢燃料重点项目,它的成功点火标志着我国氢内燃机研究技术获得了突破性的进展,为氢内燃机的产业化奠定了基础。

据悉,氢燃料与汽油特性差异巨大,真正的氢内燃机必须根据氢燃料的特性研究开发,而不是汽油机的简单改造,因此氢内燃机是一种新型的内燃机。氢燃料内燃机的工作原理是用氢代替汽油,直接在发动机缸体内燃烧,驱动汽车行驶。我国自主研制的高效低排放氢内燃机是一种新型的内燃机,它与传统的汽油机和柴油机相比,具有高效率、低排放、低成本、适应性好等突出优点,对于减少环境污染,应对能源危机具有十分重要的意义。

建议在我省快速推广这种“氢燃料内燃机”,以酒泉风电场风电制氢为基础,大力普及氢燃料内燃机,这是一种在成熟技术基础上的普及,虽然效率不及“氢燃料电池”方式,但可以最迅速的解决汽车燃料问题,意义十分巨大,至于“氢燃料电池”技术,由于成本高和技术难度大,还没有大量生产的基础的原因可以在以后稍慢进行推广,这都是“顺理成章”的事。

据悉,积极推动可再生能源发展已成为世界共识。在以氢为能源的“氢经济”时代中,氢燃料汽车必将扮演十分重要的角色。目前,世界各国都非常重视氢动力的开发。世界主要汽车公司都在氢动力方面做出探索,德国宝马汽车公司投资近20亿欧元,开发出六代氢内燃机,目前已经具备批量生产氢内燃机汽车的能力,福特、克莱斯勒都推出了氢内燃机车辆,马自达汽车公司研制的氢燃料转子内燃机已具备产业化能力。早在2005年,长安就开始氢内燃机的研究,并正式获得国家“863”计划立项。长安汽车集团总裁徐留平表示,长安氢内燃机的成功点火,标志着长安的氢内燃机技术已达到国际先进水平,长安汽车坚持自主创新又取得了新的成果,更重要的是,将对中国汽车工业新能源的开发利用和中国节能环保事业的发展起到积极的推动作用。

人类早已形成共识,只有氢能源才是未来世界的{wy}能源,我们如果利用自己强大的风力发电的资源优势,推广“大规模风电制氢模式”的方式,来筑巢引凤,相信世界各国在氢能供应和试验都毫无大型平台的现状下,许多的课题组织将会接撞而来,到那时不但人材、技术、资金会滚滚而来,届时甘肃将成为全国、全世界研究氢能源试验的中心和氢能源的开发基地、甘肃省、兰州市、酒泉市也将和巴黎一样成为全世界每个人家喻户晓的城市,将为我们国家的持续发展做出大的贡献。

撰写人:全国高科技农业循环产业发展中心  能源技术顾问

        北京绿达源科技有限公司  能源技术顾问

        甘肃省老科协咨询服务部 环保能源分会理事

         兰州利国电子有限责任公司 技术开发部

             高级工程师    郑尔历     

 

 

201063

 

 

 

关于酒泉风电场电力制氢可行性的探讨

发布时间:2010-06-09    文章来源:中国氢能源网    浏览次数:39

1.1:历经十多年的建设发展,甘肃省酒泉风电场已初具规模,从二OO九年起始,酒泉又开建世界{sg}千万千瓦级风电基地,以“陆上三峡”之称,即在二OO年建成风电装机二千万千瓦,其发电量超过已建成的长江上游三峡水力发电站的规模,屹立在亚洲以至世界。

由于丰富的风力资源和大规模的风电及配套产业投资和建设,有力地拉动酒泉市的投资和相关产业的快速发展。去年该市的投资增长90.97%,其中风电及其制造业投资占全市固定资产总投资的62,96%,财政收入增长107.4%,是历年来前所未有发展新途径。

1.2:在酒泉风电场高速度发展的过程中,对风电发展问题的议论日益增多。尤为今年召开的全国人大、政协两会上争论更为激烈,争论的焦点集中在两个问题上;

一是大型风电场所发电力上网难题未xx。由于风力发电受自然界各种不可控制的因素影响,非常不稳定,对电网的安全供电造成较大冲击。

电网的承载能力是有限的,不是上了一个风电场项目,全部风电就能被输送出去。甚至有的专家对风电上网作现场调查后发出“在外界看来,可再生能源是环保的,可是象风电这样不稳定的电力,却在污染电网”。

有的专家以内蒙风电的运行实际为例,入冬至今内蒙电网已接入风电装机容量430.2万千瓦。尽管在白天用电高峰期,能全部消纳这些电量,但在夜晚用电低谷期,由于要确保火电、供热机组的运行,不得不让风机弃风停机。

目前内蒙风电场有320万千瓦的风电机组不能出力,比例占到80%,而夜间正是草原上风力{zd0}、最稳定的黄金时刻,大唐电力集团公司规划部门表示电网扩建跟不上风电发展,甘肃西部和内蒙东部一些风电场不得不时处于停产或半停产状态。

第二个难以xx的问题是风电成本。大型风电场的投资动辄几十亿,几百上千亿元,加上又要建设智能特高压电网,其投入与产出都不成比例。尽管有国家政策性的上网电价补贴,但长久下去不易维系。

另一渠道是出卖碳减排量,因大型风电场大多建设在经济不发达的戈壁、沙漠或大草原上,按照联合国碳交易规则其收益和xx不是补偿其投入的份额范围,为此国家发改委接受一些行业资深人士建议,新能源产业不能凭空发展,需要联系传统产业,才能带来切实可观的经济效益。因此,新能源产业的振兴措施尚在进一步研讨修订之中。

2.1:对于大型风电场生产的电力综合利用问题,早就引起甘肃省老科协的老专家和专业工程技术人员的关注。通过对酒泉风电场的实地考察,反复的调研论证,我们认为,发展风电是防止地球持续变暖、减碳限排大力推广绿色清洁能源的必由之路,目前的发展状态仅仅是个开始,甘肃酒泉的风能储量应该快速大力的进行开发,应该为国家的经济建设提供大规模的绿色能源。

但在风电利用方式,或者是模式上不能只走并网这一条路,应该大力开发除并网之外的风电能源多种利用的模式,并且应该考虑市场对清洁能源(包括多种能源产品)之急需的综合利用之道。

这里提出“利用风电进行电解水制氢气、氧气,立即、快速、直接产生巨大的经济效益和社会效益”的方案,探索为甘肃循环经济发展创新的一个新的模式和新的产业群的崛起做一肤浅的介绍。

2.2:风电制氢——率先创新氢能源新时代。

毋庸置疑,现在的大型风电场直接并网的方式因为缺少一个大型的“储能、调控”环节,不稳定的风电是电网不欢迎和不愿意接受的。

那么加上一个这样的系统如何呢?好像也不现实,实用技术方面有“抽水蓄能”方式,这是一个成熟的技术方案,但是受特定的条件限制,首先要有大量的水源,还要有合适的地形高差,才能够实现利用水流的落差能量进行调控发电,从而得到稳定的可控制的电能,从规模上看也是差距太大。如刘家峡水电站十分巨大的水坝和5台水轮发电机组,其总设计发电量也就是130万千瓦,实际上平均发电量不足100万千瓦,假设要将1千万千瓦的电能进行这样的抽水储能,那就要搞十个刘家峡水电站和储能水库,是现有刘家峡水电站的十倍规模的上、下水库和10倍的发电机组才能够满足需要,大概的想一想就知道,这几乎是不可能的事。

拿现在已经规划和建设中的三个国内{zd0}的“千万千瓦级风电场”来说,都是在极度缺水的地区(一个在甘肃酒泉两个在内蒙),平坦的地形(风能资源好的地方都是平坦的地形、地貌),也没有落差高的地形环境,所以不能应用“抽水储能”方式调控风电,我们认为“抽水储能”方式调控风电只能够小规模的、在特殊的有条件的地区才行。

使用蓄电池怎样呢?铅酸电池肯定不行,没有这么大的功率容量,并且价格特别贵,大量的使用还有铅污染问题:镍氢电池与锂离子电池受限于这两种元素的数量限制(全球的储量也是不多的)和特别昂贵的价格的限制,也不能够采用;最近还有全钒氧化还原液流电池在研发中,但是多次还原过程中的离子膜污染问题也一直没有很好解决,要达到实用的程度还要相当长的时间,商业化的应用究竟会不会影响到环境还是未知数。

其它的储能方式,如压缩空气储能;飞轮储能等等都因为效率太低、容量太小,也是不能使用的。

2.3:其实转变思路,利用风电进行大规模制氢,走“氢能源”方式,不一定非走“风电上网”这一条路,问题即可迎刃而解,通过我们的分析和计算,可以发现在“并网方式疑无路时,更有柳暗花明又一村”的美好前景。

人类使用能源方式除了碳能源的方式即现在大量使用的化石能源方式外还有氢能源方式,这是一种最干净的,可以循环的可大规模利用的能源方式。将水进行电解就可以得到氢和氧两种气体,一公斤水xx电解后可以得到1立方米氢气和0.45立方米氧气还有0.03公斤的固体物(拿海水来说固体物就是海盐)。

这种技术是很成熟的技术,以前总认为需要消耗大量的电力,以前的技术水平是要消耗5度电才能够电解出1立方米氢气,最近的报道有电解产氢气一立方米只需要2.51度电能的新技术问世,继续进行电解技术研发,还可以降低耗电量。

如果我们改变思维,利用大规模的风电进行大规模的电解水制氢,会得到大量的最干净的能源——氢气和氧气。

有了风电制氢产生的这些氢气能源(数量巨大),我们就能够实现大规模的能量储存(指储存氢气和氧气),既可以解决现在模式的风电并网难题(利用氢气能源替代传统的煤炭能源发电并网或者是使用燃气轮机发电并网),又能够直接利用将氢能源利用在其它许多方面,如工业上的炼钨和炼钼都需要大量的氢气,移动的交通工具(汽车、火车、轮船甚至飞机都可以使用氢气能源,生活中的炊事、取暖等都能够使用。

地球上有70%的面积是水,作为一种能量的转换物质(载体),可以说是取之不尽、用之不竭也是目前所知最廉价的物质,风电在这里只是起到了一种能量的转换作用,还是可以循环往复利用的绿色能源。

将巨大的风能资源,通过风力发电→电解水→制氢制氧→氢气能源→发电、制热、炊事、取暖、交通工具使用等过程后又变成了水,这些水返回到大自然的水系统循环中为下一次的能量转换循环中再利用

电解水制氢的同时还可以得到大量的氧气,这也是生产和生活中必不可少的一种宝贵资源,炼钢时就需要大量的氧气、金属加工中的切割、焊接等方面都需要大量的氧气,氧气在医疗方面已经越来越使用的广泛,而电解水产生的氧气(含氢气)是质量{zg}的。

2.4:经济效益分析

氢气燃烧热值很高,除核燃料外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中{zg}的,为142351kJ/kg32352大卡/kg),是汽油发热值的3倍。

氢气的比重小,纯氢的密度仅为空气的1/14,为0.0899g/L

1立方米(合1000升)氢气重89.9g,热值为12797.355kJ(2956大卡)

1公斤水电解后不但可以得到1立方米的氢气并且还可以得到0.45立方米的氧气和0.03公斤的固体物。

拿千万千瓦级风电场来说,1小时就是1千万度电(按设计指标计算),用2.5度电能产生1立方米氢气,就可以得到4百万立方米氢气。

1000万度电/2.5=400万立方米氢气。

1立方米氢气的热值是2956大卡,标煤的热值是7000大卡,大约2.36立方米氢气的热值相当于1公斤标煤的热值。

7000大卡/2956大卡=2.36(倍)

400万立方米氢气除2.361694915.2公斤标煤(我国是按煤当量“标煤”计算热值的),大约相当于1700吨标煤的热值能量。

市场上的优质煤炭热值一般是5500大卡计算。

5500大卡/2956大卡=1.86(倍)。

400万立方米氢气/1.86=2750537.6公斤。大约相当于2750吨普通优质煤炭。

即相当于2750吨优质煤炭的能量,也就是说“千万千瓦级的风电场”1小时所发出的电力进行风电制氢模式,就能够产生近3000吨优质煤炭的热值能量,124小时就能够产生:

3000X24小时=72000吨优质煤炭的能量。

相当于72000吨优质煤炭热值能量的氢气能量,不可否认,风电因为时大时小,时有时无,不能按每天的全部时间计算,这里只按每天1/3的实际使用时间计算,每天也有24000吨优质煤炭热值的氢气能量,一年就是8760000吨优质煤炭能量(24千吨乘以365天),即相当于876万吨优质煤炭能量。

这些氢能源是能够储存的,可以在需要的时候用来替代传统的煤炭进行发电(最成熟的技术),产生的电力在电网高峰需要时大量的并入电网(这是高质量的特别平稳、可调、可控的电流,是电网十分欢迎和笑纳的高质量电能),得到良好的经济效益,又可以在电网低谷时脱离电网,将氢气给大量的使用氢能源的汽车、火车、飞机、轮船等移动交通工具加氢气能源,立马就变成实实在在的真金白银收入,或者是通过管道方式输送到城市、居民点,提供给千千万万的家庭生活使用,更可以源源不断的供应炼钢、炼钨、炼钼、医疗或者是军工企业使用。

电解制氢的同时除产生单项的纯氢气外,还有纯氧气产生(电解水方式产生的是纯氢气和纯氧气,是质量{zg}的),每产生1立方米氢气,同时就可以产生0.45立方米氧气,在产生400万立方米氢气的同时还产生160万立方米的氧气。

400万立方米X0.45=160万立方米。

这些氧气是也是可以直接卖的商品,大量的机械加工企业的钢铁切割和有色金属的焊接就需要大量的氧气,其它在医疗卫生、化工还原、污水处理方面都需要大量的氧气,即便是在“高效燃料电池”(指非传统的利用纯氢、纯氧工作的燃料电池)工作时也需要大量的氧气。

此外,在电解水时还可以回收大量的热能,这是因为电解的过程中,会有一部分能量变成热能,这些热量可以通过热交换器置换出来,既提高了电解的效率,又得到数量很大的热能,冬季可以取暖、供鱼池加温等,夏季可以为洗浴提供热能等,用途是十分广泛的,总之是一种很有价值的能源,也是风电制氢、制氧同时的副产品,有实在而直接的经济效益。

电解水制氢的过程中也是对水的浓缩过程,拿海水来说,其含盐量是3%1公斤海水中含盐30克,每小时制氢4百万方米时需要消耗海水约4百万公斤合4000吨海水,每吨海水中含盐300公斤,就算是只提炼出来一半,也是150公斤,4000吨乘以150公斤等于60万公斤=600吨(1小时的产量)按1/3计算也有200吨的纯盐,这又是一种伴随着制氢过程中产生的副产品,都是利用风电产生的,有实际价值的产品。

所以说风电制氢并不是仅仅提供一种能源,而是不但提供了大量的氢能源,还提供和产出多种有直接经济效益的产品和大幅度的降低了风力发电机组的制造成本,这样计算经济效益才比较客观,所以从这种模式的经济效益方面分析并不是大赔钱的生意,而是有很好的经济效益和很好的环保效益的好模式。

2.5:单台风力发电机组的效益分析(1000千瓦机组标准)

我们再来看看单台风力发电机组的情况,实际上风电机组的投入就是风力发电机组制作成本,只要竖起塔架,安装好风机就可以收集风中的能量,将其转化为源源不断的电力,在平均20年的设备折旧的成本分摊中,每度电的价格是极低的,下面试分析1000千瓦的风力发电机的度电成本:

假设:1000千瓦机组成本是300万元(制氢专用机组,并非并网机组,见《风电制氢—率先创新氢能源时代》一文中的介绍)。

20年分摊300万元,为每年15万元,每月为1.25万元(15/12个月)。

而其发电量每小时1000度(按满发计算)每天就是:

24小时×1000千瓦=24000度电。

30天(1个月)×24000度电=720000度电。

720000度电除以1.25万元;

720000度电/12500=57.6度电/元。

1元钱可以生产出57.6度电!

实际上风力发电机不可能天天在转而且风能又是时大时小的,保守的计算只能是每月只有1/3的时间在正常工作,那也是1元钱可以生产出19.2度电(57.6/3=19.2)。

一元线的投入可以产生出19.2度电,那么每度电价格仅:

100分钱/19.2度电=5.2分钱/度电。

每度电仅为:5.2分钱!

通过计算我们可以知道,风电确实是{zpy}的电能!

当然还得加上氢气的电解设备、存储设备、灌装设备等,每立方米的氢气制造成本怎么也不会超过3角钱(按3度电生产出一立方米氢气,只有15.6分钱)。

那么利用这样便宜的电能进行氢气的生产,不用多说任何人都知道是“一本万利”的事,况且风能又是“取之不尽用之不竭”的,更不必担心枯竭问题,良好的环保效益更是“节能减排”的{zh0}方式。

2.61000千瓦单台风电机组制氢的实际收益:

1000千瓦的风力发电机组按标准发电量是每小时1000度电(千瓦/时),每天是24000度电,1个月(按30天计算)是720000度电,我们有了720000度电(一个月的风电量),就可以生产出288000立方米的氢气(按每立方米氢气耗电2.5度计算),按每瓶装入6立方米计算(现在市场的标准氢气瓶,压力是150公斤/平方厘米,容积是40L氢气钢瓶):

288000立方米氢气/6立方米容量=48000瓶氢气(每瓶装入6立方米氢气);

电解氢气每瓶价格为120元:(20104月份价格)

120元×48000=5760000元(576万元);

即如果卖氢气,每月可得576万元。

即便是按1/3来计算(风力发电机每月实际只发电1/3的时间计算)也有:

576万元/3=1728000元(≈173万元);

上述氢气按实际得到的月收入为:1728000元(173万元)一个月时间的氢气收入。

1000千瓦单台风机组制氢时生产的氧气收入:

另外还有氧气(每产生1立方米氢气同时产生0.45立方米氧气):

即:288000×0.45=129600立方米氧气(一个月的产量)。

按工业常用:40L瓶内压力为15Mpa,可以   贮存6立方的氧气(表面天蓝色,黑漆标明“氧气”字样);

那么129600立方米氧气/6=21600瓶氧气,每瓶氧气卖45元(20104月价格,医用纯氧含氧量99.5以上)

21600X45=972000元(97.2万元),还是按1/3的工作时间计算97.2万元/3=324000元(32.4万元)。

一个月氧气的收入是:32.4万元。

上述风电制氢、制氧,一个月生产的氢气为173万元;氧气的收入为32.4万元,两项相加总数是173+32.4=205.4万元。

2.7:xxxx分析:

投资11000千瓦的风力发电机组进行风电制氢、制氧,就算是投入600万元(包括机组投资300万元加制氢设备、存储设备、灌装设备、人员工资等300万元),那么4个月就能够收回投资!再加上诸多的不确定因素,怎么着也就是半年即可收回全部投资,其余的19年半就是纯粹干捞钱了,当然需要付出2成或者是3成的维持费用(维修、管理、工资等),大概以每年205.4万元×12个月=2468.8万元计算,10年是24688万元(2.4688亿元),9年是22219万元(2.2219亿元)总共是:

2.4688亿元+2.2219亿元=4.6907亿元,打上七折也有3.2834亿元。

投入是600万元,半年收回投资,20年后总收入为3.2834亿元;

3.2834亿元/60054.7倍率的投入回报,还是稳稳当当没有任何风险的回报。

20年的使用时间内减少的二氧化碳相当于876万吨煤炭X20=17520万吨煤炭(一亿七千五百二十万吨)所燃烧产生的数量,按燃烧1吨煤炭产生3吨二氧化碳,是52560万吨二氧化碳(五亿二千五百六十万吨),这无疑是十分巨大的二氧化碳减排数量。

2.8社会效益分析

如此巨大的利润当然应该多多益善,但是我们还要为老百姓的生活问题着想,假设:利用这些氢气替代天然气,通过管道输送到千家万户,供应居民的生活需要,这是必须的社会效益问题,虽然利润也许会少一些,但是因为用户数量巨大,又是长期不会饱和的生意,还是应该做的,广大的老百姓使用上氢能源,众多的汽车使用上氢能源这才是真正的达到了“节能减排”的目的,下面是介绍将氢气使用在居民生活中和汽车使用方面的经济预算。

1000千瓦风力发电机组每小时可产生1000度电,耗电2.5度可以产生1立方米氢气,即每小时可以生产400立方米氢气(氢气1立方米热值是2956大卡;天然气1立方米是8400大卡,8400/2956=2.8)。

400立方米氢气相当于142.86立方米天然气的热值(400/2.8=142.86,这里以天然气的热值作为计算当量,下同),每个家庭每天平均使用0.3立方米天然气就足够了。

一小时的产氢气量是142.86立方米(天然气当量),每天24小时可以生产3428.64立方米,每天按1/3的实际生产量计算也有1142.88立方米(天然气当量计算的),每户居民每天平均使用0.3立方米天然气(按每天使用4小时时间计算,其余的16小时为存储时间),每天可以满足3809户居民的炊事需要用气(1142.88/0.3=3809),这是加上储气设备的供应用户数量。

目前居民用气是1.45元,1142.88立方米可收入1657.76元(1天的产气量),一年的收入是:1657.76×365=604869.24元(60.4869万元),再加上每年氧气的收入32.4万元×12个月=388.8万元。

那么供应炊事用氢气加上销售氧气的收入,两项每年可得:449.8万元;

目前汽车的天然气价格是2.3元,那么如果加装到汽车上就可以得到1142.88立方米×2.3=2628.624元,一年的收入是:2628.24×365=959307.6元(95.9307万元)加上氧气收入每年是484.73万元(同上)。

加入汽车使用每年可得:484.73万元。

供应居民用气和汽车用气的收入特点是,资金回笼快、常常是供不应求的状态,可以进行预售方式(即未供应先交钱),不但社会效益很好,节能减排意义也更大,当然这些都是建立在“氢能源方式”的条件下的,不过氢能源的利用已经都是成熟的技术了,没有什么太大的技术瓶颈。

那么利用这样便宜的电能进行大量的廉价的氢气、氧气的生产,不用多说任何人都知道是“一本万利、快速暴利”的事,况且风能又是“取之不尽用之不竭”的,更不必担心枯竭问题,盆满钵满的赚、长久的赚,即利于自己、又利于国家更利于生态环境,所以说转换思维,将会发现“风电制氢、制氧”这么美好、这么不差钱。

2.9:现有风电场的赚钱之路

现在的许多风电场,都在为“并网”问题烦恼,如果改变思维,将其用来“制氢、制氧”方式,这么多已经建成的风力发电机组将产生多么巨大的经济效益呀!简直想都不敢想了,本文中举例的是1000千瓦的单台机组,这也是风电场中最常见的机组,几万千瓦级的风电场拥有几十台(1个月的收入就是205.4万元的几十倍,卖氢气氧气计算);几十万千瓦级的风电场拥有几百台(1个月的收入就是205.4万元的几百倍);千万千瓦级的风电场拥有上万台机组(1个月的收入就是205.4万元的1万倍,就是205个亿,一年就是2460个亿),大概的算一下就知道这是多么巨大的财富。

依靠这些由取之不尽用之不竭的风电产生的大量的氢气和氧气,我们设想可以首先成为西部{zd0}的氢气、氧气生产基地,供应整个西北地区使用,使大西北率先进入到“氢能源时代” ,真心的希望酒泉风电场能够迅速的走上“风电制氢、制氧”方式,赚到“天文数字”的巨额资金,同时更是“造福一方”的大好事。

2..10:几条建议供参考:

当然,这些大型的风电场都是在干旱少水的地区,怎么落实“风电制氢”方式转化中必不可少的水呢?笔者建议,可以逐步的进行,拿1000千瓦机组来说,每小时电解出400立方米氢气时只需要400公斤水,24小时用水量也就是9.6吨水,这些水在一次循环中大概要消耗掉30-40%,这些可以是普通的河水、可以是生活污水、也可以是苦咸水。

这些水在氢能源的利用中还有进行净化的作用,以后在“高效燃料电池”(指利用纯氢气和纯氧气工作的燃料电池,有别于现在的燃料电池,现在推广的燃料电池是利用纯氢气和大气中的仅占21%的氧气工作的)工作中可以按比例产生至少为总量60-70%的还原纯水,进一步的进入到“电解循环中”继续使用,电解后的剩余物就是浓缩了的污染物或者是苦咸水中的碱性物质,已经很容易处理了,也可以说“顺便”就将污水净化了,因为一台机组的用水量不大,一台10吨的汽车拉一车就可以使用1-3天,这些汽车每天拉水进入风电场,从风电场出来时拉运的是氢气瓶和氧气瓶,因为可以赚大钱,所以会特别积极的,如果有条件,将这些拉运汽车改成“氢能源”汽车,那么烧的就是自己生产的氢气,连燃料费都不用付了。

可以设想先有一台汽车拉水为一台1000千瓦的机组提供水源,赚钱后再逐步的增加数量,联系氢气、氧气的销售渠道,在市场中以{zd1}的价格销售,将使用传统电能制氢、制氧的单位挤出市场,不让这些旧技术再生产这一部分了(旧技术无论怎么解释,也是利用传统的常规能源生产氢气和氧气的,潜在的破坏生态因素无法杜绝,在利用绿色能源风能制造的这些产品面前,应该有自知之明主动退出),xx是市场竞争的方法,利用xxx的风能产品排挤传统能源制造的产品,实际上就是执行了这一部分传统产品从根本上的“节能减排”,仅仅是氢气、氧气这一块市场就大的不得了,更何况我们还可以进行主动的引导开发,比如氧气的大量进入生活,见下面的介绍:

氧气利用介绍:

 

专家说氧

 

◆吸氧所产生的美容效果决不低于任何美容化妆品

                                    ——中国第二军医大学教授陶恒沂

◆“癌”是因为缺氧引起的——德国的诺贝尔奖获得者,Otto worad所有的疾病是从缺氧开始的

                                         ——日本医学博士,野口英世

◆缺氧是启发癌症的主要原冈——德国诺贝尔奖获得者,澳托巴比洛夫,研究氧气渗透人体氧气对增强免疫系统起着决定性作用

                                   ——StcnhcnLcvmc and ParnsMKldd

◆癌细胞在缺氧细胞中繁殖——日本前劳动课学研究所所长,小内山博氧气对xx和恢复疲劳有极大的效果

                                         ——日本都市医院,谷本晋一

◆氧气对防止老化和老年痴呆症有明显效果

                                     ——日本更植中央医院,吉松俊一

 

    摘自网页《嘉和氧疗》介绍,2010-5-4

 

还可以试一试在风电场附近打井取水使用,无论什么样的水都可以,就是人畜不能饮用的高矿化度水,在风电制氢中照样使用,更可以大胆的设想,将来取得了极大的经济效益后,从渤海湾中抽取大量的海水使用管道长途运输送到甘肃西部地区,以酒泉的大型风电场的巨大的风能电力,作为电解制氢、制氧的巨大的能源,电解后还可以从中提取大量的海盐,这都是值钱的化工原料。

氢气、氧气通过“燃料电池”输出大量的稳定可控的电力后(无论使用传统方式如替代煤炭的方式或者是燃料电池方式发电,副产品都是纯水),还得到的是大量的纯净的淡水和数量不小的水蒸气(这些水蒸气散发在这些干旱地区的大气中将会逐步改变当地的气候),淡水经收集后可以直接供应生产、生活方面使用,风电制氢时是用海水,这样的方式不断的进行,大量的水份加入当地的生态圈,将会在这些原来干旱或者是极度干旱的地区得到大量的水份补充,可以逐步的改变干旱缺水的状态,使这些地区更适合人类居住。有了这些大量的好水,可以进行高效的农业生产,产生大量的农产品供应社会,也将会使沙漠和戈壁缩步的缩小,实现“人进沙退”的美好夙愿,将中国西北的气候、土地、环境变的更美好,更适合于人类居住。

3.1:氢能储存运输技术的xx:

2008年的奥运会会上已经有两台“氢能源汽车”和一个加氢气站在运行,引起了国内外广泛的关注,今年的“世博会”上已经有几十台“氢能源汽车”和二个加氢气站在运行,这些使用氢能源的汽车和加氢气站的成功运行说明了在我国当前氢能源的存储、使用技术问题已经解决,这些技术保证了氢能源的使用安全和实际效益,为“风电制氢”打下了良好的技术基础、为风电制氢铺平了道路,下一步仅仅是如何推广应用的问题。

在推广应用氢能源模式中,最关键、最实际的问题就是“如何获得大量的、廉价的优质氢气”,我们甘肃酒泉的风电场正是处在最源头的氢能源供应基地的最重要的地位,可以设想,如果没有大量、廉价而且还是绿色的“氢能源”的供应,那么走向“氢能源时代”就是一句空话,利用现在已经建成的风力发电机,大量的制造出廉价的氢气,应该是“水到渠成”的事,将会成为国内的xx,将为我国的经济发展提供源源不断的、取之不尽用之不竭的氢能源。

3.2:成熟技术的快速普及:

氢内燃机技术请看下面的报道:

氢能源利用的突破,中国{dy}台氢内燃机点火成功。近日,我国自主研制的{dy}台高效低排放氢内燃机在重庆长安汽车集团成功点火。高效低排放氢内燃机是国家“863”计划{wy}立项的氢燃料重点项目,它的成功点火标志着我国氢内燃机研究技术获得了突破性的进展,为氢内燃机的产业化奠定了基础。

据悉,氢燃料与汽油特性差异巨大,真正的氢内燃机必须根据氢燃料的特性研究开发,而不是汽油机的简单改造,因此氢内燃机是一种新型的内燃机。氢燃料内燃机的工作原理是用氢代替汽油,直接在发动机缸体内燃烧,驱动汽车行驶。我国自主研制的高效低排放氢内燃机是一种新型的内燃机,它与传统的汽油机和柴油机相比,具有高效率、低排放、低成本、适应性好等突出优点,对于减少环境污染,应对能源危机具有十分重要的意义。

建议在我省快速推广这种“氢燃料内燃机”,以酒泉风电场风电制氢为基础,大力普及氢燃料内燃机,这是一种在成熟技术基础上的普及,虽然效率不及“氢燃料电池”方式,但可以最迅速的解决汽车燃料问题,意义十分巨大,至于“氢燃料电池”技术,由于成本高和技术难度大,还没有大量生产的基础的原因可以在以后稍慢进行推广,这都是“顺理成章”的事。

据悉,积极推动可再生能源发展已成为世界共识。在以氢为能源的“氢经济”时代中,氢燃料汽车必将扮演十分重要的角色。目前,世界各国都非常重视氢动力的开发。世界主要汽车公司都在氢动力方面做出探索,德国宝马汽车公司投资近20亿欧元,开发出六代氢内燃机,目前已经具备批量生产氢内燃机汽车的能力,福特、克莱斯勒都推出了氢内燃机车辆,马自达汽车公司研制的氢燃料转子内燃机已具备产业化能力。早在2005年,长安就开始氢内燃机的研究,并正式获得国家“863”计划立项。长安汽车集团总裁徐留平表示,长安氢内燃机的成功点火,标志着长安的氢内燃机技术已达到国际先进水平,长安汽车坚持自主创新又取得了新的成果,更重要的是,将对中国汽车工业新能源的开发利用和中国节能环保事业的发展起到积极的推动作用。

3..3:此前,我国已经在氢燃料电池的研发方面取得巨大突破,由同济大学研发成功的氢燃料电池汽车主要测试数据均达到世界先进水平。氢燃料电池是我国氢能源利用的另一种方向,与氢燃料内燃机不同,氢燃料电池的工作原理是由氢燃料产生电能,向电池充电,以电力驱动汽车行驶。

人类早已形成共识,只有氢能源才是未来世界的{wy}能源,我们如果利用自己强大的风力发电的资源优势,推广“大规模风电制氢模式”的方式,来筑巢引凤,相信世界各国在氢能供应和试验都毫无大型平台的现状下,许多的课题组织将会接撞而来,到那时不但人材、技术、资金会滚滚而来,届时甘肃将成为全国、全世界研究氢能源试验的中心和氢能源的开发基地、甘肃省、兰州市、酒泉市也将和巴黎一样成为全世界每个人家喻户晓的城市,将为我们国家的持续发展做出大的贡献。

 

甘肃省老科协咨询部 高级工程师 郑尔历

201063

 

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