關于酒泉風電場電力制氫可行性的探討

    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”方式調控風電只能夠小規模的、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，沒有這么大的功率容量，并且價格特別貴，大量的使用還有鉛污染問題：鎳氫電池與鋰離子電池受限于這兩種元素的數量限制（全球的儲量也是不多的）和特別昂貴的價格的限制，也不能夠采用；最近還有全釩氧化還原液流電池在研發中，但是多次還原過程中的離子膜污染問題也一直沒有很好解決，要達到實用的程度還要相當長的時間，商業化的應用究竟會不會影響到環境還是未知數。
    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制氫，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“并網方式疑無路時，更有柳暗花明又一村”的美好前景。
    人類使用能源方式除了碳能源的方式即現在大量使用的化石能源方式外還有氫能源方式，這是一種最干凈的，可以循環的可大規模利用的能源方式。將水進行電解就可以得到氫和氧兩種氣體，一公斤水完全電解后可以得到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只需要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制氫，會得到大量的最干凈的能源——氫氣和氧氣。
    有了風電制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并網難題（利用氫氣能源替代傳統的煤炭能源發電并網或者是使用燃氣輪機發電并網），又能夠直接利用將氫能源利用在其它許多方面，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%的面積是水，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，風電在這里只是起到了一種能量的轉換作用，還是可以循環往復利用的綠色能源。
    將巨大的風能資源，通過風力發電→電解水→制氫制氧→氫氣能源→發電、制熱、炊事、取暖、交通工具使用等過程后又變成了水，這些水返回到大自然的水系統循環中為下一次的能量轉換循環中再利用
    電解水制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、焊接等方面都需要大量的氧氣，氧氣在醫療方面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公斤水電解后不但可以得到1立方米的氫氣并且還可以得到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于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），大約相當于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。大約相當于2750噸普通優質煤炭。
    即相當于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制氫模式，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。
    相當于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，這里只按每天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），即相當于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并入電網（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，又可以在電網低谷時脫離電網，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。
    電解制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、污水處理方面都需要大量的氧氣，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。
    此外，在電解水時還可以回收大量的熱能，這是因為電解的過程中，會有一部分能量變成熱能，這些熱量可以通過熱交換器置換出來，既提高了電解的效率，又得到數量很大的熱能，冬季可以取暖、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，也是風電制氫、制氧同時的副產品，有實在而直接的經濟效益。
    電解水制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，每小時制氫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，就算是只提煉出來一半，也是150公斤，4000噸乘以150公斤等于60萬公斤=600噸（1小時的產量）按1/3計算也有200噸的純鹽，這又是一種伴隨著制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。
    所以說風電制氫并不是僅僅提供一種能源，而是不但提供了大量的氫能源，還提供和產出多種有直接經濟效益的產品和大幅度的降低了風力發電機組的制造成本，這樣計算經濟效益才比較客觀，所以從這種模式的經濟效益方面分析并不是大賠錢的生意，而是有很好的經濟效益和很好的環保效益的好模式。
    2.5：單臺風力發電機組的效益分析（1000千瓦機組標準）
    我們再來看看單臺風力發電機組的情況，實際上風電機組的投入就是風力發電機組制作成本，只要豎起塔架，安裝好風機就可以收集風中的能量，將其轉化為源源不斷的電力，在平均20年的設備折舊的成本分攤中，每度電的價格是極低的，下面試分析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（制氫專用機組，并非并網機組，見《風電制氫—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，保守的計算只能是每月只有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，那么每度電價格僅：
    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，每立方米的氫氣制造成本怎么也不會超過3角錢（按3度電生產出一立方米氫氣，只有15.6分錢）。
    那么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。
    2.6：1000千瓦單臺風電機組制氫的實際收益：
    1000千瓦的風力發電機組按標準發電量是每小時1000度電（千瓦/時），每天是24000度電，1個月（按30天計算）是720000度電，我們有了720000度電（一個月的風電量），就可以生產出288000立方米的氫氣（按每立方米氫氣耗電2.5度計算），按每瓶裝入6立方米計算（現在市場的標準氫氣瓶，壓力是150公斤/平方厘米，容積是40L氫氣鋼瓶）：
    288000立方米氫氣/6立方米容量=48000瓶氫氣（每瓶裝入6立方米氫氣）；
    電解氫氣每瓶價格為120元：（2010年4月份價格）
    120元×48000瓶=5760000元（576萬元）；