日本氫能戰略中的氫源主要有海外供給和國內自主兩部分組成。海外以日-文天然氣制氫項目以及日-澳褐煤制氫項目為代表,國內以福島FH2R為代表。隨著三個項目的陸續投運,日本將在2020年東京奧運會上全面展示其氫能社會成績。

  

  氫是一種可以長時間存儲并遠距離輸運的高品質能源,已經成為燃料電池汽車以及熱電聯產等多種應用場景的首選燃料。未來的氫氣供應系統有望從化石能源轉向可再生能源,從而實現全生命周期完全零碳。

  3月7日,日本新能源與產業技術開發組織(NEDO),東芝能源系統與解決方案公司,東北電力公司和巖谷公司舉行了福島氫能研究項目(FH2R)開幕式。FH2R項目自2018年7月在南江(Namie)啟動,2020年2月底完成10MW級制氫裝置建設并試運營,這是世界上最大的光伏制氫裝置。

  日本氫源戰略

  日本氫能發展戰略中氫源主要有海外供給和國內自主兩部分組成,海外以日-文天然氣制氫項目以及日-澳褐煤制氫項目為代表,國內以福島FH2R為代表。

  

  日本經濟產業省于2017年12月發布的《基本氫戰略》中涵蓋存儲和使用電轉氣(P2G)技術。可再生能源發電的輸出波動很大,因此需要與電網協同平衡,以便在建立低成本綠氫生產的同時實現能源的高效利用。同時,該技術還需要根據氫氣供需預測來優化系統運行。FH2R項目旨在通過電網優化需求響應,在不使用蓄電池的情況下最大化其利用率并建立低成本的綠氫生產技術。

  3月6日,豐田汽車聯合法液空、中部電力、巖谷、三菱化工等10家企業成立了“中部地區氫利用研究組”,以創造氫能市場需求并建立中部地區穩定氫能供應鏈。研究組主要任務:

  基于海外的大規模氫氣進口,對從中部氫氣接收終端到中部地區最終用戶的氫氣需求進行系統研究

  估算整個中部地區(如發電,石油工業和交通運輸)對氫的潛在需求

  針對每個行業進行可持續氫氣成本研究

  分析技術,財務和法律框架上的瓶頸,以導入氫能社會實施的業務模型

  該組織將與政府緊密合作,盡快將中部地區的研究方式和成果復制到全日本,為實現2030年氫氣供應30萬噸的中期目標打下基礎。

  福島FH2R項目

  福島在2011年海嘯和核電站爆炸中遭受重創。隨后陸續投入27億美元建設風能和太陽能發電設施,以轉型為可再生能源發電樞紐。根據2016年9月制定的《福島新能源社會計劃》,福島將推動氫能實現廣泛應用。

  

  (FH2R項目系統概要)

  FH2R項目配備20MW的光伏發電系統以及10MW的電解槽裝置,每小時可產生高達1,200 標方的氫氣(額定功率運行)。項目占地220,000平米,其中光伏電場占地180,000平米,研發以及制氫設施占地40,000平米。FH2R產生的氫氣將為固定式氫燃料電池系統以及燃料電池汽車和公共汽車等提供動力。

  FH2R項目一方面根據下游市場供需預測系統開展生產和存儲,同時亦可通過調節氫氣生產單元來滿足電網控制系統的調節需求。當前測試階段最重要的挑戰是使用氫能管理系統來實現氫的生產和存儲以及電網供需動態平衡的最佳組合,從而無需使用蓄電池。為了應對這一挑戰,測試將開始確定最佳的運行控制技術,該技術使用各自具有不同運行周期的設備單元將電網需求響應與氫氣供求響應相結合。

  FH2R項目距離福島縣、仙臺市以及東京市的距離分別為70公里、100公里和250公里。氫氣將主要通過長管拖車運送給上述地區的用戶。給2020年東京奧運會和殘奧會是配套該項目的亮點,但年初爆發的新冠疫情給這一體育盛事能否如期舉辦蒙上一層陰影。

  FH2R項目中,東芝將牽頭整個項目建設,并開發氫能管理系統;東北電力將專注于能源管理系統(EMS)監控、數據采集(SCADA)系統以及與電網相關的事項;巖谷公司將研究氫的需求和供應預測系統,以及氫運輸和存儲。堿性電解水系統源自朝日Kasei公司先進的氯堿電解技術。

  FH2R項目技術概況

  

  

  

  

  

  

  來源: 拉瓦錫1787