氫能多元耦合前景廣賽道寬

　　氫能與各類能源耦合應用成為趨勢，但同時，其在各類應用場景中的發(fā)展路徑仍待明晰與完善。

　　在應對氣候變化共識下，氫能逐步成為全球培育新興產業(yè)的重要方向。在我國，氫能與電力協(xié)同發(fā)展，能夠為新型電力系統(tǒng)的建設和完善提供有效支撐。

　　在日前召開的中電聯氫能分會成立大會暨氫能行業(yè)發(fā)展交流會上，業(yè)內人士指出，近年來，我國氫能產量及消費量呈上升趨勢，氫能發(fā)展得到全社會廣泛關注。隨著能源轉型深入推進，氫能與各類能源耦合應用成為趨勢，但同時，其在各類應用場景中的發(fā)展路徑仍待明晰與完善。

　　全球主要經濟體部署氫能

　　根據國際氫能理事會預測，到2050年，氫能將滿足全球18%的終端用能需求，減排二氧化碳達60億噸。

　　從國際上看，近年來，大約80個國家提出了氫能發(fā)展規(guī)劃，主要經濟體紛紛將氫能作為脫碳能源體系的重要組成部分和綠色經濟復蘇的新引擎。國家能源局科技司副司長劉亞芳介紹，截至今年7月，全球已有44個國家發(fā)布氫能戰(zhàn)略，其中有21個國家確定電解槽目標。

　　“美國今年6月發(fā)布國家清潔氫戰(zhàn)略路線圖，加速清潔氫的生產、加工、交付、儲存和使用;日本同月發(fā)布修訂版的氫能基本戰(zhàn)略，確保實現碳中和目標的同時加強全球競爭力;“法國2030”投資計劃擬投資20億歐元支持氫能發(fā)展。”中國電科院技術戰(zhàn)略中心主任閆華光進一步指出，德國今年7月發(fā)布新版《國家氫能戰(zhàn)略》，計劃于2027或2028年前改造和新建超過1800公里的氫氣管道，2030年將德國電解氫能力提高一倍。

　　聚焦我國，統(tǒng)計顯示，截至今年6月，我國已累計建成運營可再生能源制氫項目42個，建成并運營加氫站數量380多座，新增加氫站、再用加氫站以及加氫站的總數居世界第一。國家能源集團國華投資公司黨委副書記理劉瑋指出，截至今年8月，我國在建和建成的可再生能源制氫產能達每年90萬噸，總清潔氫產能接近每年350萬噸，氫燃料電池發(fā)電總裝機規(guī)模達13.7兆瓦。

　　氫電耦合協(xié)同趨勢凸顯

　　當前，我國氫能產業(yè)進入快速發(fā)展期。業(yè)內人士認為，氫電耦合應用的趨勢已日漸清晰，未來氫電協(xié)同是必然要求。

　　“能源形態(tài)跨網協(xié)同是解決能源供給和能源消費空間與時間結構矛盾的重要途經。氫能可作為電力、熱力、燃料等能源品種之間轉化的媒介，未來可實現跨能源網絡協(xié)同。”東方電氣成都氫燃料電池科技有限公司黨委副書記黃果分析認為。

　　氫電協(xié)同具有廣闊發(fā)展空間。中電聯首席專家、氫能分會秘書長蔣敏華測算，2022年，我國用氫3500萬噸，其中約80%來自化石能源制氫。通過電解水制氫2000萬噸的耗電量為1萬億千瓦時，約占我國全社會用電量的1/9，可減排二氧化碳2億噸-4.8億噸，是全國二氧化碳排放量的2%-4.8%。“而且在源網荷儲中，荷作為重要一環(huán)，具備一定的可調節(jié)性尤為重要，因此我國有必要協(xié)調化工、電力等產業(yè)，推進氫電協(xié)同，推動新型能源體系建立。”

　　“預計到2025年，全國非化石能源發(fā)電裝機約達到17億千瓦，風電太陽能等新能源發(fā)電裝機達到12億千瓦左右。到2060年，全國非化石能源發(fā)電裝機有望達到70億千瓦，新能源發(fā)電裝機達到60億千瓦。”中電聯黨委書記、常務副理事長楊昆認為，在新型電力系統(tǒng)長周期調節(jié)的過程中，由于氫能可大規(guī)模長周期存儲的特點，可充分發(fā)揮調節(jié)作用。“通過‘風光氫儲’一體化發(fā)展，平抑新能源發(fā)電的間歇性、波動性，有效促進新能源規(guī)?；{和電網平穩(wěn)運行，實現氫電互補，發(fā)揮兩者最大協(xié)同效能。”

　　劉瑋也認為，我國氫能產業(yè)正在發(fā)生深刻變革，主要表現在：由以前的“就氫論氫”到衍生產業(yè)鏈轉化，特別是綠氫向綠醇、綠氨、生物質、航油等衍生品發(fā)展。此外，氫能產業(yè)規(guī)模和項目正由以前的單體小規(guī)模示范驗證向大規(guī)模一體化生態(tài)型綜合項目應用轉變。

　　發(fā)展路徑均待完善

　　從具體的電氫耦合場景與發(fā)展路徑看，閆華光指出，氫能電源側應用場景包括平抑可再生能源波動的井網型電制氫、集中式可再生能源自發(fā)自用制氫+余電上網、可再生能源離網型電制氫、傳統(tǒng)火電與可再生能源耦合制氫、海上風電制氫等，能夠促進可再生能源高效消納利用。

　　“在電網側，應用場景包括氫儲能電站等，能夠用于參與電網調峰調頻輔助服務，提高電力系統(tǒng)安全性、可靠性和靈活性;負荷側應用場景包括分布式網電制氫、分布式可再生能源自發(fā)自用與網電聯合制氫、分布式氫能熱電聯供、分布式電氫制充注一體站等。該場景發(fā)揮電、氣、熱、冷、氫等不同能源系統(tǒng)的耦合互補效應，推動綜合能源服務發(fā)展，提升終端能源效率和綜合供能可靠性。”閆華光進一步解釋。

　　同時，結合氫能與新型電力系統(tǒng)耦合典型場景特征，基于全生命周期經濟性分析方法，通過開展各場景經濟性分析發(fā)現，當前源網荷側各場景電制氫平準化單位成本為20元/千克-34元/千克，距灰氫成本6元/千克-12元/千克還有較大差距。

　　針對多能耦合一體化優(yōu)化，中國寰球工程有限公司北京分公司工藝部副主任唐碩建議，要不斷推動綠氫替代向綠氫耦合再向多能耦合方面發(fā)展，并通過技術進步降低各環(huán)節(jié)中的能耗與成本。“如通過技術手段，根據可再生能源和煉廠實際情況以及多種新能源技術路徑，優(yōu)化微網中最佳能量轉格技術組合以及相關技術設備規(guī)模和運行方案，以滿足全系統(tǒng)的能量(電、氫、氧、熱等)穩(wěn)定或波動需求，實現經濟利益最大化。”

　　結合我國氫能供需預測分析，通過對2030年、2060年我國氫能發(fā)展需求、目標、發(fā)展趨然、技術成熟度等分析研判，閆華光對適應新型電力系統(tǒng)的氫能發(fā)展技術路線提出建議：2030年前，開展電氫耦合技術攻關及典型場景下的工程示范，推動寬范圍、大容量、高效率、低成本、模塊化電解水制氫技術裝備的工程化商業(yè)化應用。2030-2045年，推動低成本、高密度、大容量儲氫技術工程化商業(yè)化應用，實現電制氫、氫發(fā)電及熱電聯供等特定場景下工程規(guī)?；l(fā)展。“未來，可再生能源電力制氫成為重要的可調節(jié)負荷。結合可再生能源和氫能產業(yè)發(fā)展，同步規(guī)劃大規(guī)模電制氫項目、電網輸送通道及輸氫管道建設，形成可再生能源電解水制氫與電網協(xié)同互動的建設格局。2045年后，開展大規(guī)模、長周期、跨季節(jié)氫儲能工程應用，支撐電力系統(tǒng)季節(jié)性電力電量平衡。氫能制取、儲運、發(fā)電等各環(huán)節(jié)與新型電力系統(tǒng)源網荷各環(huán)節(jié)深度耦合。”

　　文：中國能源報 記者 楊曉冉