中国储能网讯:9月7—9日,由工业和信息化部节能与综合利用司、国家能源局能源节约和科技装备司、浙江省能源局联合指导,中国化学与物理电源行业协会联合232余家机构共同支持的第十二届中国国际储能大会在杭州洲际酒店召开。本次大会由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国科学院电工研究所储能技术组和中国储能网联合承办。
大会以"共创储能新价值,共建市场新格局"为主题,聚焦新型储能安全持续发展,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续政策机制、资本市场、新型储能系统集成技术、供应链体系、商业模式、标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。
来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的913家产业链企业,3317位嘉宾参加了本届大会,其中154家企业展示了储能产品,可谓盛装出席,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。
大会组委会邀请中国质量认证中心高级工程师刘鹏华做《氢储能认证和质量服务体系》主题报告。以下为发言主要内容:
刘鹏华:各位专家、各位老师下午好,我带来氢储能认证和质量服务体系。主要分为四个部分进行介绍,第一部分是储能与氢,第二部分是氢能产业分析,CQC认证与质量服务,最后是CQC新能源业务简介。
储能是电力系统重要的灵活性调节资源,同时具有电源和负荷的双重属性。氢储能是化学储电的方式之一,通过可再生能源电解水制氢技术,利用弃风、弃光、弃水制氢实现对可再生能源的消纳和储能。相比其他化学储电技术,其具有“质量能量密度高、长期储能特性稳定”的优点。
下面对氢能产业链进行简单的介绍,从技术领域来讲包括制氢、储氢、运氢、加氢和用氢。在制氢领域中最常见,人们最熟悉的是电解水制氢,电解水制氢发展方向非常多,目前国内比较成熟的应用领域是碱性电解水,也是规模最大的,但是也有局限性。目前我国还有世界正在攻关的是质子交换膜制氢技术,主要是应用于氢储能领域,它具有动态特性比较好的优点,另外还有高温固体氧化物制氢系统,叫SOEC,它的特点是可以进行热电联供,对氢的品质要求比较低。最后还在实验室论证阶段的是AEM技术,也就是阴离子交换膜技术。
在储氢领域目前使用最多的主要是物理储氢法,物理储氢里面也分很多种类,我们大家还有站里面经常使用的是高压储氢技术,也就是把氢气通过压缩机来把它打到比较高的压力状态,封存在储罐当中。除此之外还有一些有特点的储氢技术,包括碳纳米管吸附技术,化学储氢当中的储氢合金技术等,这些都是应用比较广泛的领域。在氢储能当中还有两项非常有前瞻性的技术,想跟大家分享一下。第一个是液氢,目前我国的液氢的应用领域主要还停留在军用领域中,也就是运载火箭的燃料这一层面,至于民用的液氢领域目前还停留在实证阶段,这是未来的发展方向。另外是管道输氢技术,管道输氢技术目前也是小范围的应用,没有得到大规模的普及,因为它成本比较高。
第三部分是运氢,运氢部分我们国家允许可以上路的车最高35兆帕,未来我们研究50兆帕的储罐和80兆帕的储罐。加氢是离我们相对比较近的领域,今年我们国家已经有超过252座加氢站在运营,到2025年将超过1000座,加氢领域我们比较熟悉的有三种,第一种是35兆帕加氢,第二种是70兆帕加氢,第三种是液氢。
35兆帕加氢主要应用于一些商用车的加氢领域,它的压力比较低,相对来讲技术成熟度是最高的。70兆帕加氢目前主要应用在日本和美国的一些加氢站领域,我们国家还处在实验验证阶段,没有大规模的铺开。液氢加氢站可以说跟液氢制取和运输紧密结合的一种技术,目前我们国家还处在实证阶段。
下面介绍一下用氢环节。相对来说跟我们生活紧密相关的是运输设备,就是各种各样的车辆,包括轿车、卡车、叉车、机车,他们的原理是一样的,就是使用氢-空燃料电池。便捷设备的功率和规模相对大一点,主要用在充电电源和玩具当中,还有一些小型的无人机这些应用领域。在固定式燃料电池当中通信、医疗、应急电源站是比较普及的一个应用领域。除此之外现在正在攻关的还有一些固体氧化物燃料系统,会给我们某区域或者家庭实现热电联供。日本和美国在这方面的研究目前是最前沿的。
在我们整个氢产业链过程中,氢安全是每个环节关注的重中之重。通过提供全过程的质量服务,能够在全产业链每个环节中最大限度的保证氢安全。
下面从氢产业链的氢能经济角度讲解一下。主要分为两部分,第一部分是能源侧,能源侧是指通过可再生能源制氢技术,消纳多余电力,通过输氢或者储氢环节应用到氢能网络当中,最后通过加氢站或分布式储能进行应用。装备侧是能源侧的基础保障,目前主要应用的领域是新技术的研发突破方面,包括制氢技术和燃料电池技术,在这个方面来讲,它们的核心问题是材料问题,材料的突破就能导致氢技术的研发突破,最终使整个产业链的成本降低。
我们认证领域相关的企业能够做的,在氢能经济中承担三个方面的作用,一是探索氢能发展瓶颈解决方案,引领行业先进技术发展方向;第二是与行业领军企业合作,推动行业标准化进展,第三是构建氢能行业质量体系,促进氢能产业高质量发展。
我们可以看一下“十四五”清洁能源基地布局图,可以明显看出,我国的清洁能源基地主要布局在西北、东北和西南地区,我国用电大户主要在东部地区,能源消纳外送需求是清洁能源基地的重点需求之一。可再生能源制氢技术是解决消纳问题的解决方案之一。通过液氢运输、氢气管道运输可以解决清洁能源基地的输送需求。
风光的总发电量占比超过30%,大电网系统的频率、电压、功角稳定极限以及建设成本决定了大电网系统消纳新能源的极限。分布式+储能系统,将是电力重要解决方式,这里面可以通过分布式风光储制氢系统和高温固体氧化物燃料电池热电联供系统结合,提供就地消纳解决途径。
今年的3月23日,国家发改委和国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划》,明确氢能战略定位。氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。预计到2025年我们将迎来氢能规模化发展拐点,预计到2035年将是氢能产业高速发展的区间。2025年可再生能源制氢规模将超过20万吨。
再介绍一下可再生能源制氢的项目。水电解制氢项目投资成本很高,如绿色氢能一体化示范项目总投资规模1.5亿,水制氢系统总设备投资约0.48亿,投资占比超过30%,制氢系统主要有三部分组成,制氢整流器、水电解槽和纯化设备。
能够使整个制氢系统稳定运行的最关键设备,就是制氢整流器,它直接影响氢系统的稳定,设计存在问题或质量不过关的整流器,严重影响整个系统的问题,导致:
1、时刻面临供电系统不稳定拉闸断电;
2、整流柜高频噪音和振动;
3、电网内其他设备工作异常(如电机受干扰误跳车)
4、分离器电位与电解池点位电势差大于115V导致管路被腐蚀。由于整流器的质量导致电势差过高,会严重影响氢安全。
电解槽和附属设备是整个制氢环境中最重要的核心设备,它的能效等级影响氢安全和制氢成本,电解槽的选择和解决主要存在以下问题:
1、电解槽能效差别较大。
2、风光储互补离网式制氢对电解槽动态响应有比较高的要求,寿命影响较大;
3、电解槽投资占比高,如何保证供货周期并确保电解槽建造质量是业主的关心点。
下面介绍一下行业标准,我们可以看到对于制氢领域来讲,现在的标准总体来讲年份都比较久远,在储运氢环节当中标准体系存在很多不完善的地方,最核心的是氢安全的检测,检测领域整个体系出现大段空白,现在目前没有一个氢安全检测的国标出台。标准不完善,标准适用年代久,检测标准整体缺失,是氢能行业标准体系中的三大问题。
基于以上痛点,CQC聚焦氢能上游制氢领域,为设备生产企业和业主提供重点设备认证和质量技术服务。
我们设计了氢能产品标识。第一个提出的是制氢整流器产品认证,认证范围包括制氢整流器的安全与性能,我们依据的国标是3859.1和34120,在此基础上推出了我们制氢整流器认证规则。我们认证的模式包括送样检测和现场实验相结合的方式,结合工厂检查以及获证后的监督核查来进行认证。
我们在制氢整流器的基础上又开发了水电解制氢系统的节能认证,检测范围包括氢气产量、直流、交流能耗以及最后的综合能效,依据的标准是国标32311的标准,在此基础之上为了提高我们采信的权威性,以及减少设备供应商的采信成本,我们使用了节能认证的标志和氢能产品的双标识。
我们开发了水电解制氢系统节能认证规则,因为水电解制氢系统的规模较大,所以我们主要采用现场实验和工厂检查和获证后的监督检查三方面来确保认证有效性。
对于业主关心的领域,我们开发了重点设备质量技术服务。主要包括技术方案审查、氢能监造服务以及交付进度跟踪三方面。在技术方案审查领域,基于第三方角度对制氢项目中关键设备的技术方案进行审查,依据行业相关标准对设备技术方案中的重要零部件、涉氢材料、技术方案等进行核查,确保重点设备与项目整体相匹配、设备设计方案可靠,满足行业标准及技术协议要求。
在设备的PID图、电气、控制的专业图纸出具以后,从第三方的视角出发,参与到项目的HAZOP分析、LOPA保护层分析中,帮助设备厂家和业主完善技术安全设计,减少风险。
在监造领域,我们对制造环境进行督促、检查和跟踪,确保设备制造过程中安全技术方案执行。对重要零部件、重要材料有条件时进行随机抽检,帮助装备制造企业保证设备生产质量,同时密切跟踪生产计划,保证交付周期,对于延期的风险给予及时预警。
对于无法进行出厂测试的大型装备,主要指的是电解槽,协助厂家和业主对外观、零部件安装情况,以及发货清单、设备铭牌材料进行检查记录。
加氢领域中CQC紧扣市场热点和自身服务能力,聚焦与氢能在交通领域应用,推广加氢站领域技术服务,促进加氢站设计、运营安全合规。
我们推出加氢站验收评价服务,从设计、安全、性能、运维四各方面,对加氢站整体进行评价,评价的依据综合参考加氢领域中的目前已有的各项国标,综合制订了我们加氢站验收技术规范,评价的模式是设计评审、现场检查、运维评审、监督检查四方面。
2021年11月,CQC团队为北京冬奥会保供的四座加氢站,承担了他们的安全检查和安全复查工作,为冬奥会的顺利开展提供了保障工作。城管委对我们的工作非常满意,我们也顺势承担了2022-2023年北京市范围内10座加氢站的安全检查工作。这是我们在加氢站检查过程中得到的一些部分问题,可以供大家参考。主要有以下几方面,一方面是布局问题,另一方面是设备本身的质量问题,还有一部分是设计环节的时候,未按照国家标准设计,这几方面的问题比较多。
最后简单介绍一下CQC的新能源业务。我们在太阳能、风能、储能、氢能和生物质能五大方面,在产品认证、技术服务、标准研发、科技创新四个环节中建立了新能源全领域、全产业链、全过程的质量服务体系。目前覆盖了新能源原辅材料及零部件、设备整机到电站的全产业链、全地域气候、国际化检测认证体系。服务1100家新能源企业,下面的图是部分服务的客户,目前已经发了7000张证书,光伏发电产品在领跑者认证得到采信。我们开通了新能源项目全流程质量监控服务,目前服务超过15GW时的项目,有1000个项目的经验,质量服务包括全过程质量监造、出质保检验、事故分析与鉴定,技术尽职调查、技改计算与评估等。
谢谢大家!