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关于电转气技术,那些你不知道的事

2021-05-21 18:20 科普中国网   

P2G(powertogas),即电转气技术,是将电能转换为天然气或氢气,将得到的气体存储在天然气管网或天然气存储设备,在可再生能源出力高峰时期进行转化存储,在电力短缺时供能,从而提高系统可再生能源的消纳能力。

P2G在实际应用中包括电转氢气和电转天然气两种类型,其中电转氢气是电转天然气的前置反应。

电转氢气的基本反应原理为电解水产生氢气和氧气,现阶段,电解氢气的能量转换效率可以达到75%至85%。电解水产生的氢气可以直接用于燃料电池、液化或其他方式存储,但通过氢气反应生成的天然气,其单位能量密度是氢气的4倍,且氢气存储困难、传输危险,因此一般采用电转天然气的方法。

电转天然气的原理是在电解氢气的基础上,利用二氧化碳和氢气在高温高压环境下反应生成天然气。电转天然气的能量转换率为45%至60%,将电解产生的天然气与天然气管道网络相连,无需增加额外投资,就可以实现能量在电气网络与天然气网络间的双向流动。

关于P2G的研究非常广泛,相应的项目与应用开展也很多。特别是随着风力发电、生物质发电、光伏发电等可再生能源的比例快速提高,有些城市启动了利用多余电力电解水生成氢并以多种形式利用氢的实证试验。比如利用风力发电和太阳能发电的剩余电力电解水制造氢,然后将氢储藏在氢气罐中。反之,当电力供应不足时,则利用储藏的氢让燃料电池发电,使用电力和废热。

P2G的发展为可再生能源的大规模发电提供了技术支撑,可间接减少化石等矿物燃料的发电使用量,也推动了能源互联网中多方的共赢。电力系统方面,该技术是解决可再生能源并网的新途径,有利于提高可再生能源的出力;同时,天然气公司可通过存储、传输天然气获利。社会经济效益方面,该技术加强了电力系统与天然气系统的联系,有助于实现多能源系统的协调优化运行,提高经济社会效益。公众方面,该技术可充分利用绿色能源,降低二氧化碳排放,有助于改善生存环境。

我们相信,随着科学技术的不断发展和碳排放权交易体系的建立与完善,P2G的应用前景将更加广阔。

本文由北京信息科技大学通信学院副教授李红莲进行科学性把关。

 

责任编辑: 4126TJ

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