氫電耦合將為新能源電力發(fā)展提供重要保障

氫電協(xié)同可在發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)、促進(jìn)新能源消納同時(shí)，有效解決高比例間歇性和波動(dòng)性的可再生能源與剛性負(fù)荷之間的矛盾，保證新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

“雙碳”目標(biāo)下，發(fā)展可再生能源發(fā)電是必然趨勢(shì)，氫電耦合將為新能源電力發(fā)展提供重要保障。近日，多位專(zhuān)家、院士在相關(guān)論壇及接受記者采訪時(shí)指出，氫電協(xié)同可在發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)、促進(jìn)新能源消納同時(shí)，有效解決高比例間歇性和波動(dòng)性的可再生能源與剛性負(fù)荷之間的矛盾，保證新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)

氫電耦合是指氫能和電能互相轉(zhuǎn)化、高效協(xié)同的能源網(wǎng)絡(luò)，在用電低谷時(shí)將風(fēng)、光電能等清潔能源制氫存儲(chǔ)，在用電高峰時(shí)再通過(guò)氫燃料電池發(fā)電，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷。

“當(dāng)前，我國(guó)二次能源中的電氣化比例為27%，到2060年預(yù)計(jì)將達(dá)到60%。根據(jù)各方面的研究，到2060年，氫能所占比例將達(dá)到約15%，因此，占比為60%的電和占比為15%的氫將是2060年我國(guó)社會(huì)用能的最大組成部分。”中國(guó)工程院院士黃其勵(lì)在2023中國(guó)（嘉興）氫能產(chǎn)業(yè)大會(huì)上指出。

“談?wù)摎潆妳f(xié)同，首先要定義什么是新型電力系統(tǒng)。在我看來(lái)，新型電力系統(tǒng)從電網(wǎng)來(lái)看不只是一個(gè)單一的大電網(wǎng)，而是一個(gè)電網(wǎng)下有很多的微網(wǎng)并與之形成連接，在這樣一個(gè)微網(wǎng)構(gòu)建過(guò)程中，氫能將起到重要作用。”華北電力大學(xué)教授、氫能技術(shù)創(chuàng)新中心主任劉建國(guó)在接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪時(shí)指出，氫能在未來(lái)的新型電力系統(tǒng)中，在電網(wǎng)端可以作為儲(chǔ)能起到調(diào)峰作用，在發(fā)電側(cè)，未來(lái)隨著風(fēng)光發(fā)電規(guī)模的提升，其波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)的影響將越來(lái)越大，氫能可以平抑風(fēng)光電上網(wǎng)的波動(dòng)性，提升電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

“氫能與可再生能源深度融合，打造新型氫電融合方式，是行業(yè)應(yīng)該努力的方向。”東方電氣氫燃料電池科技有限公司總經(jīng)理助理李重霖指出，氫能作為儲(chǔ)能方式，未來(lái)和燃?xì)廨啓C(jī)協(xié)同可以解決可再生能源波動(dòng)性和間隙性的問(wèn)題；能源富集地區(qū)利用富余的可再生能源電解制氫，再將氫能輸送到能源消費(fèi)中心多元化利用，可有效解決可再生能源長(zhǎng)距離運(yùn)輸難題。

多因素拉升需求

氫電協(xié)同發(fā)展是大勢(shì)所趨。在黃其勵(lì)看來(lái)，區(qū)域能源資源稟賦導(dǎo)致靈活性需求差異明顯、離網(wǎng)-并網(wǎng)型新能源開(kāi)發(fā)趨勢(shì)顯著、制氫電力成本進(jìn)一步降低等因素將共同推動(dòng)氫電耦合發(fā)展。

黃其勵(lì)舉例稱(chēng)，青海白天光伏棄電量大，晚上全時(shí)段電源不足，依托氫儲(chǔ)能技術(shù)可實(shí)現(xiàn)“電-氫-電”大規(guī)模轉(zhuǎn)化利用；湖南白天依托特高壓送電+本地光伏自發(fā)，晚高峰供電不足，依托氫儲(chǔ)能可實(shí)現(xiàn)高峰“氫-電”保障用電。再如，吉林晚上風(fēng)電量大但消納不足，白天火電電源供應(yīng)不足，無(wú)法支撐特高壓外送利用率，可通過(guò)“電-氫”轉(zhuǎn)換支撐類(lèi)似地區(qū)大規(guī)模新能源外送。

同時(shí)，離網(wǎng)-并網(wǎng)型新能源開(kāi)發(fā)模式逐漸成為擴(kuò)大新能源規(guī)?；_(kāi)發(fā)潛力的重要手段。黃其勵(lì)指出，“沙戈荒””深遠(yuǎn)海”等場(chǎng)景正成為高質(zhì)量發(fā)展重要抓手，“能源區(qū)域綜合化”和“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”發(fā)展趨勢(shì)明顯，進(jìn)一步強(qiáng)化了區(qū)域氫電耦合需求，需更好挖掘氫電耦合的綜合效益。

值得注意的是，隨著可再生能源的加速建設(shè)，氫電協(xié)同將實(shí)現(xiàn)可再生能源與氫能發(fā)展互利共贏。“我國(guó)深遠(yuǎn)海區(qū)域風(fēng)能資源豐富、開(kāi)發(fā)潛力大，是海上風(fēng)電未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，依托可再生能源制氫技術(shù)實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海區(qū)域就地發(fā)電制氫（氨）后送至岸上，或直接進(jìn)行氫基能源的跨國(guó)貿(mào)易，可高效支撐深遠(yuǎn)海能源基地建設(shè)。”黃其勵(lì)指出，同時(shí)，我國(guó)海上風(fēng)電技術(shù)可開(kāi)發(fā)潛力約22.5億千瓦，按20%比例制氫可年產(chǎn)綠氫超過(guò)3500萬(wàn)噸，替代石油超過(guò)1億噸。2030年，風(fēng)電制氫的度電成本將降至0.25元/千瓦時(shí)，海洋風(fēng)電制氫成本可達(dá)22-25元/公斤。

技術(shù)、成本仍存挑戰(zhàn)

盡管氫電協(xié)同漸受關(guān)注，但考慮到當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)氫電協(xié)同互補(bǔ)仍需解決技術(shù)、成本難題。

清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院智慧氫能實(shí)驗(yàn)室主任林今指出，目前氫電交互方式有三種模式，分別為電網(wǎng)調(diào)峰型、電網(wǎng)友好型、工藝離網(wǎng)型，綠氫的制取需要滿足安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷、優(yōu)化運(yùn)行，同時(shí)，由于關(guān)鍵儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)薄弱、制造工藝及效率問(wèn)題尚待解決，我國(guó)大部分地區(qū)制氫成本仍居高不下，綠氫作為實(shí)現(xiàn)電氫耦合的關(guān)鍵，其終端價(jià)格需進(jìn)一步降低。

劉建國(guó)認(rèn)為，當(dāng)前，氫電耦合最大的挑戰(zhàn)是氫的價(jià)格和存儲(chǔ)問(wèn)題。“在電解過(guò)程中，電價(jià)占?xì)鋬r(jià)的70%—80%，電價(jià)降不到兩毛錢(qián)以下就不可能有便宜的氫。如果用氫就不賺錢(qián)，那就沒(méi)有人去發(fā)展氫的儲(chǔ)能功能。除了依賴(lài)電價(jià)下降，氫能產(chǎn)業(yè)本身也需要進(jìn)一步發(fā)展，比如電解水裝備壽命短、效率不高，同樣會(huì)導(dǎo)致氫價(jià)居高不下。”

對(duì)此，黃其勵(lì)認(rèn)為，加強(qiáng)氫電耦合技術(shù)研發(fā)是重中之重。“應(yīng)聚焦國(guó)家重大科技前沿問(wèn)題和國(guó)家重大需求，制定氫電耦合關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)路線圖；聚焦大規(guī)模電解水制氫技術(shù)、氫高效轉(zhuǎn)化、柔性綠氫耦合煤化工、高比例煤摻氨等關(guān)鍵技術(shù)工藝和核心器件領(lǐng)域的創(chuàng)新迭代，穩(wěn)步增加氫電耦合領(lǐng)域科技研發(fā)投入強(qiáng)度，布局一批氫能?chē)?guó)家工程中心。”

“目前電氫協(xié)同相關(guān)項(xiàng)目的示范數(shù)量比較少，仍處于起步階段，因此應(yīng)積極打造規(guī)?；?、低成本的綠氫大基地，推動(dòng)‘源網(wǎng)荷儲(chǔ)’‘風(fēng)光氫儲(chǔ)一體化’項(xiàng)目，支撐風(fēng)光資源消納，開(kāi)展百兆瓦級(jí)氫儲(chǔ)能試點(diǎn)示范。”黃其勵(lì)進(jìn)一步指出。

內(nèi)容轉(zhuǎn)自中國(guó)能源報(bào)