近日，國內(nèi)首個氫電耦合中壓直流微網(wǎng)在浙江寧波投運。該項目實現(xiàn)氫產(chǎn)業(yè)全鏈條相關(guān)設備國產(chǎn)化，氫電轉(zhuǎn)換效率達到世界領(lǐng)先水平。

與此同時，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，實現(xiàn)氫電協(xié)同可發(fā)揮各自優(yōu)勢，更好促進新能源消納利用，提高能源基礎設施投資與運行效率，共同支撐能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。

發(fā)揮各自優(yōu)勢實現(xiàn)互補

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，在用電低谷時將清潔能源電力制氫存儲，在用電高峰時再通過氫燃料電池發(fā)電，實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷。寧波此次投運的示范項目將氫能與風電、光伏等可再生能源耦合運行，同時通過氫能微網(wǎng)，滿足用戶對電、氫、熱多種能源的需求。

據(jù)了解，除寧波外，目前國網(wǎng)浙江電力還在杭州、麗水、臺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景示范與應用，覆蓋氫電耦合主要應用場景。

“到2060年，新能源占比預計將超過70%，成為裝機和發(fā)電的主體。因此，要實現(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和消費。”德國國家工程院院士雷憲章指出。

在業(yè)內(nèi)專家看來，對于電網(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，氫能可以減少對化石能源的依賴，幫助電力行業(yè)實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型。

國網(wǎng)能源研究院張寧表示：“當前，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，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，電力系統(tǒng)可充分利用氫能物理可存儲、時空可轉(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

張寧認為，近期，新能源消納將以電力系統(tǒng)支撐為主，中遠期，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)，并在東部靠近負荷中心的地方制氫，或就地儲存、利用，或通過燃氫機組發(fā)電，作為負荷中心電網(wǎng)的電壓支撐和備用容量。

“在源端電氫協(xié)同模式下，可在風光資源豐富的西北部地區(qū)大規(guī)模部署電制氫、儲氫、燃氫機組等設備，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，也可通過燃氫機組再次發(fā)電，作為電化學儲能、抽水蓄能及調(diào)節(jié)電源的重要補充，保障電網(wǎng)外送功率的相對穩(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行應用，滿足本地用氫需求。

清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院智慧氫能實驗室主任林今認為，利用便宜的氫轉(zhuǎn)移負荷，將風光氫儲一體化系統(tǒng)用虛擬電廠的方式參與總體電力市場中，從而增加收益，降低碳排放的同時減少調(diào)峰等其他方面附加的相關(guān)成本，可實現(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，但當前氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，實現(xiàn)氫電協(xié)同互補仍需跨過諸多關(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、長周期、滿負荷、優(yōu)化運行。同時，由于關(guān)鍵儲運技術(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，綠氫作為實現(xiàn)電氫耦合的關(guān)鍵，其終端價格需進一步降低。

“想實現(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，通過堅持宜電則電、宜氫則氫的基本原則，實現(xiàn)綠色和經(jīng)濟性這兩個根本目標。”林今補充說。

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)應圍繞電制氫設備作為高度可調(diào)節(jié)負荷參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻服務開展合作，并推進相關(guān)氫電協(xié)同模式落地應用與推廣。

張寧認為，要推動綠電-氫全產(chǎn)業(yè)鏈和全供應鏈技術(shù)進步、提高其經(jīng)濟性實現(xiàn)多元化，需要在新能源高效開發(fā)、“雙高”電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行、綠電制氫、氫能儲運技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)方面攻關(guān)突破。“如在火電機組減排領(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，重點推進生產(chǎn)、儲存、轉(zhuǎn)化利用等技術(shù)路徑。”

文 | 本報記者  仲蕊