“氫電耦合”構(gòu)建現(xiàn)代能源體系

“電和氫相結(jié)合，可基本滿足社會各行業(yè)不同形式的能源需求。”近日，中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會氫能分會會長魏鎖在第六屆中國能源發(fā)展與創(chuàng)新論壇上指出，發(fā)電和制氫相結(jié)合能夠打破電網(wǎng)平衡對新能源發(fā)電承載能力的局限，使風(fēng)光資源得到充分的開發(fā)利用。

過去十多年，我國風(fēng)能、太陽能等新能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但魏鎖指出，我國儲能、氫能等領(lǐng)域的材料、部件、技術(shù)等環(huán)節(jié)仍難以滿足全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的要求，從技術(shù)到產(chǎn)品都有很大的創(chuàng)新提升空間。

為進一步推動可再生能源開發(fā)，多位專家表示，加快能源轉(zhuǎn)型進程，發(fā)展氫能并構(gòu)建“電氫體系”將成為一條重要路徑。

可再生能源為制氫提供推動力

“未來，可再生能源將持續(xù)快速發(fā)展，光伏和風(fēng)電是能源轉(zhuǎn)型的主力，可再生能源將成為能源消費增量主體，并逐步走向存量替代。”水電水利規(guī)劃設(shè)計總院副總工程師謝宏文在論壇上表示，未來5年，可再生能源將成為部分地區(qū)能源消費增量主體;2035年，可再生能源基本滿足能源消費增量;2050年，可再生能源將成為能源消費總量主體。

謝宏文進一步指出，未來，風(fēng)電成本將持續(xù)下降，“三北”陸上和東部沿海是風(fēng)電發(fā)展重點。技術(shù)進步也將推動光伏轉(zhuǎn)換效率和工藝制造水平持續(xù)提升，光伏發(fā)電成本有望快速下降，屆時光伏將成為我國上網(wǎng)電價最低、規(guī)模最大的電源。

不過，可再生能源具有明顯的不穩(wěn)定生產(chǎn)特征，而氫能與電能的深度耦合恰恰能支撐更高份額可再生能源電力的發(fā)展。

“氫能與電能同屬二次能源，更容易耦合電能、熱能、燃料等多種能源并與電能一起建立互聯(lián)互通的現(xiàn)代能源網(wǎng)絡(luò)。”謝宏文指出，可再生能源制氫與氫儲運、氫應(yīng)用技術(shù)的不斷進步，有望使部分優(yōu)勢地區(qū)的可再生能源擺脫電網(wǎng)設(shè)施及消納條件的限制。

據(jù)謝宏文介紹，開展可再生能源制氫利用，可將豐水期富余水電、負荷低谷時段富余風(fēng)電、午間富余光伏發(fā)電等可再生能源電力轉(zhuǎn)化為氫能并存儲，促進可再生能源主動參與電網(wǎng)調(diào)峰，提升新能源利用效率。

“隨著電力現(xiàn)貨市場的試點及鋪開，可再生能源富余時段電力直接反映為系統(tǒng)電價降低，電制氫經(jīng)濟性提升。同時，制氫具有較好的擴展性和運行靈活性，能夠適應(yīng)新能源的隨機波動。”謝宏文進一步指出，可再生能源的發(fā)展將為制氫提供推動力。

“可再生能源將助推電解制氫降低成本。”謝宏文指出，過去10年間，風(fēng)電、光伏發(fā)電度電成本分別下降了69%和88%，2019年的風(fēng)電、光伏規(guī)?；靡褜崿F(xiàn)平價上網(wǎng)。隨著可再生發(fā)電成本快速下降，電解水制氫經(jīng)濟性將逐步提升?？稍偕茉磳⒅齐娊馑茪渥呦蛑髁?。2050年，預(yù)計氫能在中國能源體系中的占比約為10%，氫氣需求量接近6000萬噸，年經(jīng)濟產(chǎn)值超過10萬億元。

不僅如此，氫能還將促進可再生能源電力在終端應(yīng)用的整合。謝宏文表示，可再生能源制氫可提供靈活性，以適應(yīng)電力系統(tǒng)中不斷增加的可再生能源電力份額，氫氣有助于實現(xiàn)電力系統(tǒng)與工業(yè)、建筑和交通運輸部門之間的“產(chǎn)業(yè)互連”，提高靈活性，同時促進可再生能源與電力系統(tǒng)整合。

核心技術(shù)要實現(xiàn)自主可控

當前，我國氫能發(fā)展尚處于起步階段，但研發(fā)創(chuàng)新能力和技術(shù)進步很快，隨著中國石化、國家電投等諸多央企的入局，以及一批有實力的跨國公司向我國氫能市場聚集，極大加速了我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程。

據(jù)中國石化銷售股份有限公司發(fā)展規(guī)劃首席專家江寧介紹，中國石化將在現(xiàn)有的煉化、煤化工制氫基礎(chǔ)上，進一步擴大氫氣生產(chǎn)利用規(guī)模，大力發(fā)展可再生電力制氫，并積極利用邊際核電、可再生能源棄電、電網(wǎng)谷電等制氫，持續(xù)優(yōu)化氫氣來源結(jié)構(gòu)，利用“綠氫”實現(xiàn)煉油化工領(lǐng)域碳減排。

除了各大央企積極布局，一些知名新能源企業(yè)也在著力進行氫能應(yīng)用模式的探索，浙江正泰新能源開發(fā)有限公司對氫能分布式應(yīng)用的創(chuàng)新實踐就成為典型代表。該公司總裁助理戴駿介紹，氫能分布式發(fā)電是跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的應(yīng)用結(jié)合，包含輸配電、電源、儲能、氫能等產(chǎn)業(yè)，他強調(diào)，“氫電體系是未來能源結(jié)構(gòu)重要組成部分。”

對于未來氫能的發(fā)展路徑，國家電投集團氫能科技發(fā)展有限公司首席技術(shù)官柴茂榮建議，為了推動成本下降，首先要在核心技術(shù)上實現(xiàn)自主可控，同時以一家大型企業(yè)牽頭，帶領(lǐng)一批零部件企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，形成規(guī)模效應(yīng)。

恩澤基金總經(jīng)理周雨萱則表示，氫能發(fā)展必須具備三大要素，缺一不可。首先是建立氫氣制、儲、運、加供應(yīng)鏈;其次是與應(yīng)用場景相結(jié)合;最后是資金和資源。只有三大要素協(xié)調(diào)發(fā)展，才能形成健康的良性循環(huán)，打破雞生蛋和蛋生雞的邏輯困局。

而從多能互補的角度來說，謝宏文建議，中國應(yīng)大力開展可再生能源與氫能融合發(fā)展建設(shè)，實現(xiàn)“兩中心、三基地”的建設(shè)布局。同時，通過風(fēng)光氫高比例耦合技術(shù)研究、氫能制儲加一體化示范項目、交通領(lǐng)域“風(fēng)光+綠氫”體系項目孵化、化工領(lǐng)域 “綠氫”對“灰氫”部分替代的解決方案等專項研究和示范項目，提高可再生能源與氫儲能耦合比例，助力提升新能源消納，帶動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

“氫能產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的發(fā)展需依靠上游產(chǎn)業(yè)鏈制氫、儲運、加氫各環(huán)節(jié)的整合，采用更高效的氫氣制取方式和更安全的氫氣運輸渠道。”中集安瑞科控股有限公司氫能技術(shù)總監(jiān)李懷恩表示，從長遠看，隨著用氫需求的擴大，結(jié)合可再生能源的分布式制氫加氫一體站、經(jīng)濟高效的集中式制氫、液氫等多種儲運路徑并行的方案將是主要發(fā)展方向。

根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會氫能分會研究預(yù)測，到“十四五”末，氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)、材料、部件的研發(fā)和制造將基本實現(xiàn)自主可控，生產(chǎn)經(jīng)營成本大幅度下降。同時，隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，綠氫成本也將大幅下降，國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、法規(guī)政策的進一步健全，也將使氫能產(chǎn)業(yè)具備規(guī)模化發(fā)展條件。