氫能專題
風電製氫二：關於酒泉風電場電力製氫可行性的探討
2026-04-23 04:09:14
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1.1：曆經十多年的建設發展，甘肅省酒泉風電場已初具規模，從二OO九年起始，酒泉又開建世界首個千萬千瓦級風電基地，以“陸上三峽”之稱，即在二O二O年建成風電裝機二千萬千瓦，其發電量超過已建成的長江上遊三峽水力發電站的規模，屹立在亞洲以至世界。
由於豐富的風力資源和大規模的風電及配套產業投資和建設，有力地拉動酒泉市的投資和相關產業的快速發展。去年該市的投資增長90.97%，其中風電及其製造業投資占全市固定資產總投資的62,96%，財政收入增長107.4%，是曆年來前所未有發展新途徑。
1.2：在酒泉風電場高速度發展的過程中，對風電發展問題的議論日益增多。尤為今年召開的全國人大、政協兩會上爭論更為激烈，爭論的焦點集中在兩個問題上；
一(yi)是(shi)大(da)型(xing)風(feng)電(dian)場(chang)所(suo)發(fa)電(dian)力(li)上(shang)網(wang)難(nan)題(ti)未(wei)破(po)解(jie)。由(you)於(yu)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)受(shou)自(zi)然(ran)界(jie)各(ge)種(zhong)不(bu)可(ke)控(kong)製(zhi)的(de)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang)，非(fei)常(chang)不(bu)穩(wen)定(ding)，對(dui)電(dian)網(wang)的(de)安(an)全(quan)供(gong)電(dian)造(zao)成(cheng)較(jiao)大(da)衝(chong)擊(ji)。
電網的承載能力是有限的，不是上了一個風電場項目，全部風電就能被輸送出去。甚至有的專家對風電上網作現場調查後發出“在外界看來，可再生能源是環保的，可是象風電這樣不穩定的電力，卻在汙染電網”。
有的專家以內蒙風電的運行實際為例，入冬至今內蒙電網已接入風電裝機容量430.2萬千瓦。盡管在白天用電高峰期，能全部消納這些電量，但在夜晚用電低穀期，由於要確保火電、供熱機組的運行，不得不讓風機棄風停機。
目前內蒙風電場有320萬千瓦的風電機組不能出力，比例占到80%，而夜間正是草原上風力最大、最zui穩wen定ding的de黃huang金jin時shi刻ke，大da唐tang電dian力li集ji團tuan公gong司si規gui劃hua部bu門men表biao示shi電dian網wang擴kuo建jian跟gen不bu上shang風feng電dian發fa展zhan，甘gan肅su西xi部bu和he內nei蒙meng東dong部bu一yi些xie風feng電dian場chang不bu得de不bu時shi處chu於yu停ting產chan或huo半ban停ting產chan狀zhuang態tai。
diergenanyipojiedewentishifengdianchengben。daxingfengdianchangdetouzidongzhejishiyi，jibaishangqianyiyuan，jiashangyouyaojianshezhinengtegaoyadianwang，qitouruyuchanchudoubuchengbili。jinguanyouguojiazhengcexingdeshangwangdianjiabutie，danchangjiuxiaqubuyiweixi。
另一渠道是出賣碳減排量，因大型風電場大多建設在經濟不發達的戈壁、沙(sha)漠(mo)或(huo)大(da)草(cao)原(yuan)上(shang)，按(an)照(zhao)聯(lian)合(he)國(guo)碳(tan)交(jiao)易(yi)規(gui)則(ze)其(qi)收(shou)益(yi)和(he)兌(dui)現(xian)不(bu)是(shi)補(bu)償(chang)其(qi)投(tou)入(ru)的(de)份(fen)額(e)範(fan)圍(wei)，為(wei)此(ci)國(guo)家(jia)發(fa)改(gai)委(wei)接(jie)受(shou)一(yi)些(xie)行(xing)業(ye)資(zi)深(shen)人(ren)士(shi)建(jian)議(yi)，新(xin)能(neng)源(yuan)產(chan)業(ye)不(bu)能(neng)憑(ping)空(kong)發(fa)展(zhan)，需(xu)要(yao)聯(lian)係(xi)傳(chuan)統(tong)產(chan)業(ye)，才(cai)能(neng)帶(dai)來(lai)切(qie)實(shi)可(ke)觀(guan)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。因(yin)此(ci)，新(xin)能(neng)源(yuan)產(chan)業(ye)的(de)振(zhen)興(xing)措(cuo)施(shi)尚(shang)在(zai)進(jin)一(yi)步(bu)研(yan)討(tao)修(xiu)訂(ding)之(zhi)中(zhong)。
2.1：對(dui)於(yu)大(da)型(xing)風(feng)電(dian)場(chang)生(sheng)產(chan)的(de)電(dian)力(li)綜(zong)合(he)利(li)用(yong)問(wen)題(ti)，早(zao)就(jiu)引(yin)起(qi)甘(gan)肅(su)省(sheng)老(lao)科(ke)協(xie)的(de)老(lao)專(zhuan)家(jia)和(he)專(zhuan)業(ye)工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)的(de)關(guan)注(zhu)。通(tong)過(guo)對(dui)酒(jiu)泉(quan)風(feng)電(dian)場(chang)的(de)實(shi)地(di)考(kao)察(cha)，反(fan)複(fu)的(de)調(tiao)研(yan)論(lun)證(zheng)，我(wo)們(men)認(ren)為(wei)，發(fa)展(zhan)風(feng)電(dian)是(shi)防(fang)止(zhi)地(di)球(qiu)持(chi)續(xu)變(bian)暖(nuan)、jiantanxianpaidalituiguanglvseqingjienengyuandebiyouzhilu，muqiandefazhanzhuangtaijinjinshigekaishi，gansujiuquandefengnengchuliangyinggaikuaisudalidejinxingkaifa，yinggaiweiguojiadejingjijianshetigongdaguimodelvsenengyuan。
但(dan)在(zai)風(feng)電(dian)利(li)用(yong)方(fang)式(shi)，或(huo)者(zhe)是(shi)模(mo)式(shi)上(shang)不(bu)能(neng)隻(zhi)走(zou)並(bing)網(wang)這(zhe)一(yi)條(tiao)路(lu)，應(ying)該(gai)大(da)力(li)開(kai)發(fa)除(chu)並(bing)網(wang)之(zhi)外(wai)的(de)風(feng)電(dian)能(neng)源(yuan)多(duo)種(zhong)利(li)用(yong)的(de)模(mo)式(shi)，並(bing)且(qie)應(ying)該(gai)考(kao)慮(lv)市(shi)場(chang)對(dui)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)（包括多種能源產品）之急需的綜合利用之道。
這裏提出“利用風電進行電解水製氫氣、氧氣，立即、快速、直接產生巨大的經濟效益和社會效益”的方案，探索為甘肅循環經濟發展創新的一個新的模式和新的產業群的崛起做一膚淺的介紹。
2.2：風電製氫——率先創新氫能源新時代。
毋庸置疑，現在的大型風電場直接並網的方式因為缺少一個大型的“儲能、調控”環節，不穩定的風電是電網不歡迎和不願意接受的。
那麼加上一個這樣的係統如何呢？好像也不現實，實用技術方麵有“抽水蓄能”方fang式shi，這zhe是shi一yi個ge成cheng熟shu的de技ji術shu方fang案an，但dan是shi受shou特te定ding的de條tiao件jian限xian製zhi，首shou先xian要yao有you大da量liang的de水shui源yuan，還hai要yao有you合he適shi的de地di形xing高gao差cha，才cai能neng夠gou實shi現xian利li用yong水shui流liu的de落luo差cha能neng量liang進jin行xing調tiao控kong發fa電dian，從cong而er得de到dao穩wen定ding的de可ke控kong製zhi的de電dian能neng，從cong規gui模mo上shang看kan也ye是shi差cha距ju太tai大da。如ru劉liu家jia峽xia水shui電dian站zhan十shi分fen巨ju大da的de水shui壩ba和he5台水輪發電機組，其總設計發電量也就是130萬千瓦，實際上平均發電量不足100萬千瓦，假設要將1千萬千瓦的電能進行這樣的抽水儲能，那就要搞十個劉家峽水電站和儲能水庫，是現有劉家峽水電站的十倍規模的上、下水庫和10倍的發電機組才能夠滿足需要，大概的想一想就知道，這幾乎是不可能的事。
拿現在已經規劃和建設中的三個國內最大的“千萬千瓦級風電場”來說，都是在極度缺水的地區（一個在甘肅酒泉兩個在內蒙），平坦的地形（風能資源好的地方都是平坦的地形、地貌），也沒有落差高的地形環境，所以不能應用“抽水儲能”方式調控風電，我們認為“抽水儲能”方式調控風電隻能夠小規模的、在特殊的有條件的地區才行。
使用蓄電池怎樣呢？鉛酸電池肯定不行，沒有這麼大的功率容量，並且價格特別貴，大量的使用還有鉛汙染問題：鎳氫電池與鋰離子電池受限於這兩種元素的數量限製（全球的儲量也是不多的）和特別昂貴的價格的限製，也不能夠采用；zuijinhaiyouquanfanyanghuahaiyuanyeliudianchizaiyanfazhong，danshiduocihaiyuanguochengzhongdelizimowuranwentiyeyizhimeiyouhenhaojiejue，yaodadaoshiyongdechengduhaiyaoxiangdangchangdeshijian，shangyehuadeyingyongjiujinghuibuhuiyingxiangdaohuanjinghaishiweizhishu。
其它的儲能方式，如壓縮空氣儲能；飛輪儲能等等都因為效率太低、容量太小，也是不能使用的。
2.3：其實轉變思路，利用風電進行大規模製氫，走“氫能源”方式，不一定非走“風電上網”這一條路，問題即可迎刃而解，通過我們的分析和計算，可以發現在“並網方式疑無路時，更有柳暗花明又一村”的美好前景。
人(ren)類(lei)使(shi)用(yong)能(neng)源(yuan)方(fang)式(shi)除(chu)了(le)碳(tan)能(neng)源(yuan)的(de)方(fang)式(shi)即(ji)現(xian)在(zai)大(da)量(liang)使(shi)用(yong)的(de)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)方(fang)式(shi)外(wai)還(hai)有(you)氫(qing)能(neng)源(yuan)方(fang)式(shi)，這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)最(zui)幹(gan)淨(jing)的(de)，可(ke)以(yi)循(xun)環(huan)的(de)可(ke)大(da)規(gui)模(mo)利(li)用(yong)的(de)能(neng)源(yuan)方(fang)式(shi)。將(jiang)水(shui)進(jin)行(xing)電(dian)解(jie)就(jiu)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)氫(qing)和(he)氧(yang)兩(liang)種(zhong)氣(qi)體(ti)，一(yi)公(gong)斤(jin)水(shui)完(wan)全(quan)電(dian)解(jie)後(hou)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)1立方米氫氣和0.45立方米氧氣還有0.03公斤的固體物（拿海水來說固體物就是海鹽）。
這種技術是很成熟的技術，以前總認為需要消耗大量的電力，以前的技術水平是要消耗5度電才能夠電解出1立方米氫氣，最近的報道有電解產氫氣一立方米隻需要2.51度電能的新技術問世，繼續進行電解技術研發，還可以降低耗電量。
如果我們改變思維，利用大規模的風電進行大規模的電解水製氫，會得到大量的最幹淨的能源——氫氣和氧氣。
有了風電製氫產生的這些氫氣能源（數量巨大），我們就能夠實現大規模的能量儲存（指儲存氫氣和氧氣），既可以解決現在模式的風電並網難題（利用氫氣能源替代傳統的煤炭能源發電並網或者是使用燃氣輪機發電並網），又能夠直接利用將氫能源利用在其它許多方麵，如工業上的煉鎢和煉鉬都需要大量的氫氣，移動的交通工具（汽車、火車、輪船甚至飛機都可以使用氫氣能源，生活中的炊事、取暖等都能夠使用。
地球上有70%的麵積是水，作為一種能量的轉換物質（載體），可以說是取之不盡、用之不竭也是目前所知最廉價的物質，風電在這裏隻是起到了一種能量的轉換作用，還是可以循環往複利用的綠色能源。
將巨大的風能資源，通過風力發電→電解水→製氫製氧→氫氣能源→發電、製熱、炊事、取暖、交通工具使用等過程後又變成了水，這些水返回到大自然的水係統循環中為下一次的能量轉換循環中再利用
電解水製氫的同時還可以得到大量的氧氣，這也是生產和生活中必不可少的一種寶貴資源，煉鋼時就需要大量的氧氣、金屬加工中的切割、焊接等方麵都需要大量的氧氣，氧氣在醫療方麵已經越來越使用的廣泛，而電解水產生的氧氣（含氫氣）是質量最高的。
2.4：經濟效益分析
氫氣燃燒熱值很高，除核燃料外，氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142351kJ/kg（32352大卡/kg），是汽油發熱值的3倍。
氫氣的比重小，純氫的密度僅為空氣的1/14，為0.0899g/L。
1立方米（合1000升）氫氣重89.9g，熱值為12797.355kJ(2956大卡)。
1公斤水電解後不但可以得到1立方米的氫氣並且還可以得到0.45立方米的氧氣和0.03公斤的固體物。
拿千萬千瓦級風電場來說，1小時就是1千萬度電（按設計指標計算），用2.5度電能產生1立方米氫氣，就可以得到4百萬立方米氫氣。
1000萬度電/2.5度=400萬立方米氫氣。
1立方米氫氣的熱值是2956大卡，標煤的熱值是7000大卡，大約2.36立方米氫氣的熱值相當於1公斤標煤的熱值。
7000大卡/2956大卡=2.36（倍）
拿400萬立方米氫氣除2.36得1694915.2公斤標煤（我國是按煤當量“標煤”計算熱值的），大約相當於1700噸標煤的熱值能量。
市場上的優質煤炭熱值一般是5500大卡計算。
5500大卡/2956大卡=1.86（倍）。
400萬立方米氫氣/1.86=2750537.6公斤。大約相當於2750噸普通優質煤炭。
即相當於2750噸優質煤炭的能量，也就是說“千萬千瓦級的風電場”1小時所發出的電力進行風電製氫模式，就能夠產生近3000噸優質煤炭的熱值能量，1天24小時就能夠產生：
3000噸X24小時=72000噸優質煤炭的能量。
相當於72000噸優質煤炭熱值能量的氫氣能量，不可否認，風電因為時大時小，時有時無，不能按每天的全部時間計算，這裏隻按每天1/3的實際使用時間計算，每天也有24000噸優質煤炭熱值的氫氣能量，一年就是8760000噸優質煤炭能量（2萬4千噸乘以365天），即相當於876萬噸優質煤炭能量。
這些氫能源是能夠儲存的，可以在需要的時候用來替代傳統的煤炭進行發電（最成熟的技術），產生的電力在電網高峰需要時大量的並入電網（這是高質量的特別平穩、可調、可控的電流，是電網十分歡迎和笑納的高質量電能），得到良好的經濟效益，又可以在電網低穀時脫離電網，將氫氣給大量的使用氫能源的汽車、火車、飛機、輪船等移動交通工具加氫氣能源，立馬就變成實實在在的真金白銀收入，或者是通過管道方式輸送到城市、居民點，提供給千千萬萬的家庭生活使用，更可以源源不斷的供應煉鋼、煉鎢、煉鉬、醫療或者是軍工企業使用。
電解製氫的同時除產生單項的純氫氣外，還有純氧氣產生（電解水方式產生的是純氫氣和純氧氣，是質量最高的），每產生1立方米氫氣，同時就可以產生0.45立方米氧氣，在產生400萬立方米氫氣的同時還產生160萬立方米的氧氣。
400萬立方米X0.45=160萬立方米。
這些氧氣是也是可以直接賣的商品，大量的機械加工企業的鋼鐵切割和有色金屬的焊接就需要大量的氧氣，其它在醫療衛生、化工還原、汙水處理方麵都需要大量的氧氣，即便是在“高效燃料電池”（指非傳統的利用純氫、純氧工作的燃料電池）工作時也需要大量的氧氣。
ciwai，zaidianjieshuishihaikeyihuishoudaliangdereneng，zheshiyinweidianjiedeguochengzhong，huiyouyibufennengliangbianchengreneng，zhexiereliangkeyitongguorejiaohuanqizhihuanchulai，jitigaoledianjiedexiaolv，youdedaoshulianghendadereneng，dongjikeyiqunuan、供魚池加溫等，夏季可以為洗浴提供熱能等，用途是十分廣泛的，總之是一種很有價值的能源，也是風電製氫、製氧同時的副產品，有實在而直接的經濟效益。
電解水製氫的過程中也是對水的濃縮過程，拿海水來說，其含鹽量是3%，1公斤海水中含鹽30克，每小時製氫4百萬方米時需要消耗海水約4百萬公斤合4000噸海水，每噸海水中含鹽300公斤，就算是隻提煉出來一半，也是150公斤，4000噸乘以150公斤等於60萬公斤=600噸（1小時的產量）按1/3計算也有200噸的純鹽，這又是一種伴隨著製氫過程中產生的副產品，都是利用風電產生的，有實際價值的產品。
所(suo)以(yi)說(shuo)風(feng)電(dian)製(zhi)氫(qing)並(bing)不(bu)是(shi)僅(jin)僅(jin)提(ti)供(gong)一(yi)種(zhong)能(neng)源(yuan)，而(er)是(shi)不(bu)但(dan)提(ti)供(gong)了(le)大(da)量(liang)的(de)氫(qing)能(neng)源(yuan)，還(hai)提(ti)供(gong)和(he)產(chan)出(chu)多(duo)種(zhong)有(you)直(zhi)接(jie)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)的(de)產(chan)品(pin)和(he)大(da)幅(fu)度(du)的(de)降(jiang)低(di)了(le)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)，這(zhe)樣(yang)計(ji)算(suan)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)才(cai)比(bi)較(jiao)客(ke)觀(guan)，所(suo)以(yi)從(cong)這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)方(fang)麵(mian)分(fen)析(xi)並(bing)不(bu)是(shi)大(da)賠(pei)錢(qian)的(de)生(sheng)意(yi)，而(er)是(shi)有(you)很(hen)好(hao)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)和(he)很(hen)好(hao)的(de)環(huan)保(bao)效(xiao)益(yi)的(de)好(hao)模(mo)式(shi)。
2.5：單台風力發電機組的效益分析（1000千瓦機組標準）
我(wo)們(men)再(zai)來(lai)看(kan)看(kan)單(dan)台(tai)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)情(qing)況(kuang)，實(shi)際(ji)上(shang)風(feng)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)投(tou)入(ru)就(jiu)是(shi)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)製(zhi)作(zuo)成(cheng)本(ben)，隻(zhi)要(yao)豎(shu)起(qi)塔(ta)架(jia)，安(an)裝(zhuang)好(hao)風(feng)機(ji)就(jiu)可(ke)以(yi)收(shou)集(ji)風(feng)中(zhong)的(de)能(neng)量(liang)，將(jiang)其(qi)轉(zhuan)化(hua)為(wei)源(yuan)源(yuan)不(bu)斷(duan)的(de)電(dian)力(li)，在(zai)平(ping)均(jun)20年的設備折舊的成本分攤中，每度電的價格是極低的，下麵試分析1000千瓦的風力發電機的度電成本：
假設：1000千瓦機組成本是300萬元（製氫專用機組，並非並網機組，見《風電製氫—率先創新氫能源時代》一文中的介紹）。
20年分攤300萬元，為每年15萬元，每月為1.25萬元（15/12個月）。
而其發電量每小時1000度（按滿發計算）每天就是：
24小時×1000千瓦=24000度電。
30天（1個月）×24000度電=720000度電。
用720000度電除以1.25萬元；
720000度電/12500元=57.6度電/元。
即1元錢可以生產出57.6度電！
實際上風力發電機不可能天天在轉而且風能又是時大時小的，保守的計算隻能是每月隻有1/3的時間在正常工作，那也是1元錢可以生產出19.2度電（57.6/3=19.2）。
一元線的投入可以產生出19.2度電，那麼每度電價格僅：
100分錢/19.2度電=5.2分錢/度電。
每度電僅為：5.2分錢！
通過計算我們可以知道，風電確實是最便宜的電能！
當然還得加上氫氣的電解設備、存儲設備、灌裝設備等，每立方米的氫氣製造成本怎麼也不會超過3角錢（按3度電生產出一立方米氫氣，隻有15.6分錢）。
那麼利用這樣便宜的電能進行氫氣的生產，不用多說任何人都知道是“一本萬利”的事，況且風能又是“取之不盡用之不竭”的，更不必擔心枯竭問題，良好的環保效益更是“節能減排”的最好方式。
