近日，國(guó)內(nèi)首個(gè)氫電耦合中壓直流微網(wǎng)在浙江寧波投運(yùn)。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)氫產(chǎn)業(yè)全鏈條相關(guān)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，氫電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

與此同時(shí)，記者在近日舉辦的綠氫制備與現(xiàn)代電力系統(tǒng)論壇上了解到，實(shí)現(xiàn)氫電協(xié)同可發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，更好促進(jìn)新能源消納利用，提高能源基礎(chǔ)設(shè)施投資與運(yùn)行效率，共同支撐能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。

發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)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)將清潔能源電力制氫存儲(chǔ)，在用電高峰時(shí)再通過氫燃料電池發(fā)電，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷。寧波此次投運(yùn)的示范項(xiàng)目將氫能與風(fēng)電、光伏等可再生能源耦合運(yùn)行，同時(shí)通過氫能微網(wǎng)，滿足用戶對(duì)電、氫、熱多種能源的需求。

據(jù)了解，除寧波外，目前國(guó)網(wǎng)浙江電力還在杭州、麗水、臺(tái)州等地開展了基于工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)基地、農(nóng)村、海島等的氫電耦合多場(chǎng)景示范與應(yīng)用，覆蓋氫電耦合主要應(yīng)用場(chǎng)景。

“到2060年，新能源占比預(yù)計(jì)將超過70%，成為裝機(jī)和發(fā)電的主體。因此，要實(shí)現(xiàn)以電網(wǎng)為主、氫能為輔的氫電耦合協(xié)同新型能源供給模式，保證綠色能源安全供應(yīng)和消費(fèi)。”德國(guó)國(guó)家工程院院士雷憲章指出。

在業(yè)內(nèi)專家看來，對(duì)于電網(wǎng)而言，氫能的兩大功能值得關(guān)注，一方面，氫能可吸收脫碳電能，增加電網(wǎng)的靈活性；另一方面，氫能可以減少對(duì)化石能源的依賴，幫助電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型。

國(guó)網(wǎng)能源研究院張寧表示：“當(dāng)前，電氣化已成為能源低碳轉(zhuǎn)型的重要路徑。氫能綠色清潔、靈活高效、易于存儲(chǔ)，可作為原料、燃料和高品位熱源，助力難以電氣化的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)深度脫碳。同時(shí)，電力系統(tǒng)可充分利用氫能物理可存儲(chǔ)、時(shí)空可轉(zhuǎn)移、形態(tài)可轉(zhuǎn)換的特征，發(fā)揮其閑置的或通過改造可利用的可調(diào)節(jié)特性，滿足電力系統(tǒng)靈活性需求。”

助力新能源消納

張寧認(rèn)為，近期，新能源消納將以電力系統(tǒng)支撐為主，中遠(yuǎn)期，則需充分發(fā)揮電制氫調(diào)節(jié)作用，共同支撐新能源大規(guī)模發(fā)展。

在張寧看來，氫電協(xié)同消納新能源分為受端電-氫協(xié)同模式和源端電氫協(xié)同模式兩種。具體來看，受端電-氫協(xié)同模式下，可將西北部地區(qū)富余的新能源電力通過輸電線路轉(zhuǎn)移到中東部地區(qū)，并在東部靠近負(fù)荷中心的地方制氫，或就地儲(chǔ)存、利用，或通過燃?xì)錂C(jī)組發(fā)電，作為負(fù)荷中心電網(wǎng)的電壓支撐和備用容量。

“在源端電氫協(xié)同模式下，可在風(fēng)光資源豐富的西北部地區(qū)大規(guī)模部署電制氫、儲(chǔ)氫、燃?xì)錂C(jī)組等設(shè)備，支撐新能源消納和送出。生產(chǎn)的氫氣既可供本地用戶使用，也可通過燃?xì)錂C(jī)組再次發(fā)電，作為電化學(xué)儲(chǔ)能、抽水蓄能及調(diào)節(jié)電源的重要補(bǔ)充，保障電網(wǎng)外送功率的相對(duì)穩(wěn)定可控。”張寧指出，在新能源富集地區(qū)制氫后，還可通過輸氫管道進(jìn)行輸送，形成新能源多元化配置體系，另外也可以將氫氣就地在附近的化工廠或交通樞紐站等進(jìn)行應(yīng)用，滿足本地用氫需求。

清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院智慧氫能實(shí)驗(yàn)室主任林今認(rèn)為，利用便宜的氫轉(zhuǎn)移負(fù)荷，將風(fēng)光氫儲(chǔ)一體化系統(tǒng)用虛擬電廠的方式參與總體電力市場(chǎng)中，從而增加收益，降低碳排放的同時(shí)減少調(diào)峰等其他方面附加的相關(guān)成本，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和綠氫之間雙贏。

仍需跨過成本、技術(shù)關(guān)

盡管氫電耦合模式漸受關(guān)注，但當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，實(shí)現(xiàn)氫電協(xié)同互補(bǔ)仍需跨過諸多關(guān)卡。

林今指出，目前綠氫與電網(wǎng)的交互和接入方式有三種不同模式，分別為電網(wǎng)調(diào)峰型、電網(wǎng)友好型、工藝離網(wǎng)型。在制氫過程中往往需要和化工相結(jié)合，這要求綠氫制取要滿足安全、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、制造工藝及效率問題尚待解決，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。

“想實(shí)現(xiàn)綠氫產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展就需要往離網(wǎng)方向發(fā)展，通過堅(jiān)持宜電則電、宜氫則氫的基本原則，實(shí)現(xiàn)綠色和經(jīng)濟(jì)性這兩個(gè)根本目標(biāo)。”林今補(bǔ)充說。

不過，張寧提醒，如果采用離網(wǎng)模式，綠氫廠商與電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)圍繞電制氫設(shè)備作為高度可調(diào)節(jié)負(fù)荷參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)開展合作，并推進(jìn)相關(guān)氫電協(xié)同模式落地應(yīng)用與推廣。

張寧認(rèn)為，要推動(dòng)綠電-氫全產(chǎn)業(yè)鏈和全供應(yīng)鏈技術(shù)進(jìn)步、提高其經(jīng)濟(jì)性實(shí)現(xiàn)多元化，需要在新能源高效開發(fā)、“雙高”電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、綠電制氫、氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)方面攻關(guān)突破。“如在火電機(jī)組減排領(lǐng)域聚焦超低排放發(fā)電和CCUS技術(shù)，在氫氣高效利用開發(fā)方面，重點(diǎn)推進(jìn)生產(chǎn)、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)化利用等技術(shù)路徑。”

文 | 本報(bào)記者  仲蕊