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近日，浙江寧波慈溪氫電耦合直流微網(wǎng)示范工程開工。據(jù)悉，該示范工程是國家電網(wǎng)公司首個氫能相關(guān)的國家重點研發(fā)計劃配套項目，也是寧波市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點項目，計劃今年12月具備投運條件。投運后，每日可滿足慈溪濱海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)10輛氫能燃料電池大巴加氫、50輛純電動汽車直流快充需求。
近年來，氫電耦合越來越熱。業(yè)內(nèi)人士認為，未來氫能與電能的深度耦合將成為一種重要的儲能方式。


應(yīng)用前景廣闊

氫電耦合直流微網(wǎng)是指氫能和電能能夠互相轉(zhuǎn)化、高效協(xié)同的能源網(wǎng)絡(luò)，在用電低谷時利用清潔能源制氫存儲，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。該示范工程將電、氫、熱等能源網(wǎng)絡(luò)中的生產(chǎn)、存儲、消費等環(huán)節(jié)互聯(lián)互通，實現(xiàn)多種能源的協(xié)同轉(zhuǎn)化與調(diào)配，形成以電為中心的電氫熱耦合能源互聯(lián)網(wǎng)示范。

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(yīng)用，覆蓋了氫電耦合主要應(yīng)用場景。

“氫比較適合于長時間的能量存儲，其存儲特性與電化學(xué)儲能互補，有助于在新型電力系統(tǒng)中實現(xiàn)對能源長周期性波動的調(diào)節(jié)。寧波氫電耦合示范工程既有電化學(xué)儲能也有氫儲能，通過風(fēng)電、光伏等波動性電源來制取氫氣，既可以平抑新能源出力的波動，也可以與電化學(xué)儲能配合，相當(dāng)于在源荷之間加了一個很強的緩沖器，能實現(xiàn)波動性電源和不確定性負荷之間的全時間尺度平衡。”國網(wǎng)浙江電科院氫能專家章雷其表示，隨著新能源滲透率的快速提高，氫電耦合成為實現(xiàn)高比例新能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的一種重要方式。

據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)組織預(yù)測，到2050年，我國電制氫規(guī)模將達到5000萬噸，折合電能約30000億千瓦時。佛山環(huán)境與能源研究院副院長王子緣表示：“氫能跨時段、跨季節(jié)的調(diào)節(jié)周期長、儲能容量大，在可再生能源豐富的區(qū)域，可以依托高效電解水制氫、氫儲能技術(shù)實現(xiàn)規(guī)?；⒎€(wěn)定的可再生能源消納、能源轉(zhuǎn)換、儲存與控制，并通過燃料電池技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)電調(diào)峰。”

業(yè)內(nèi)人士指出，氫電耦合是實現(xiàn)100%可再生能源消納、100%零碳電力供給的重要手段。在供給側(cè)，以電網(wǎng)為平臺，通過氫能和可再生能源耦合運行，可以促進可再生能源就地或并網(wǎng)消納；在消費側(cè)，氫在交通、化工、鋼鐵、半導(dǎo)體等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，可有效減少消費側(cè)碳排放。

可有效解決車端用能問題

“與交通網(wǎng)的融合是氫電耦合的一大特色。事實上，該項目是電、氫、熱、車4個元素耦合的一個中壓直流微網(wǎng)，車是其中很重要的一個元素。氫電耦合系統(tǒng)制出的氫氣，主要就是用在氫燃料電池汽車上面。”國網(wǎng)寧波供電公司互聯(lián)網(wǎng)辦公室專職葉夏明介紹，未來，隨著大量充電-加氫一體化綜合能源站的建成，電網(wǎng)和交通網(wǎng)將進一步深入融合。

數(shù)據(jù)顯示，2020年我國交通領(lǐng)域碳排放量達9.3億噸，占全國終端碳排放量的15%。而在整個交通領(lǐng)域中，道路交通碳排放量的占比為90%。不過，值得注意的是，隨著交通領(lǐng)域新能源化轉(zhuǎn)型的推進，補能的便捷性極大影響著新能源汽車的發(fā)展。目前，氫燃料電池乘用車尚未大規(guī)模普及，電動汽車的快速補能需求也受制于技術(shù)水平。

在王子緣看來，氫電耦合可有效緩解新能源汽車用能問題。“當(dāng)前，氫電耦合可與傳統(tǒng)電網(wǎng)深度融合協(xié)作。一方面，保障國家示范城市群鼓勵的車用綠氫供應(yīng)，讓氫燃料電池汽車用上低成本氫源；另一方面，可結(jié)合地方新能源滲透情況、地方用能特征及電網(wǎng)特性等，與交通網(wǎng)絡(luò)深度協(xié)同，解決區(qū)域內(nèi)燃料電池汽車等新能源車輛高峰時段用能緊張和路面堵塞等問題，或?qū)⒊蔀榻煌ㄕ{(diào)峰的一個重要手段。”

氫能基礎(chǔ)設(shè)施薄弱成掣肘

目前，慈溪濱海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)已入駐綠動、博氫等氫能相關(guān)高新企業(yè)，以燃料電池、制儲氫裝備和氫能應(yīng)用裝備為重點布局方向。不過，記者了解到，目前我國氫電耦合產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，還面臨著成本、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施等多方面的挑戰(zhàn)。與完善的電力基礎(chǔ)設(shè)施相比，氫能相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱，也制約了氫電耦合的發(fā)展。

葉夏明表示，氫電轉(zhuǎn)換設(shè)備的效率直接影響著整套系統(tǒng)。“用在氫燃料電池汽車上面可能沒有明顯影響，但如果是在電網(wǎng)中充當(dāng)儲能電池，其轉(zhuǎn)換效率就會非常重要，所以對電網(wǎng)來說也是個新挑戰(zhàn)。”

“技術(shù)方面，仍需重點關(guān)注先進電解槽技術(shù)及裝備、高安全高效儲氫技術(shù)及裝備，以及高適配性氫電耦合微網(wǎng)技術(shù)等；政策方面，需要加快突破能源用制氫項目不能進化工園區(qū)的政策壁壘。”王子緣認為。

在王子緣看來，氫電耦合需要結(jié)合區(qū)域資源稟賦和應(yīng)用場景，因地制宜、以示范促技術(shù)迭代進步為切入點，逐步形成區(qū)域內(nèi)氫電耦合的閉環(huán)生態(tài)鏈條，不能僅局限于車輛應(yīng)用，還要通盤考慮地方實際。“比如在光伏和煤化工資源豐富的西北地區(qū)，可以創(chuàng)新探索氫電耦合+綠色化工的應(yīng)用場景閉環(huán)，以較為合適的商業(yè)模式實現(xiàn)可再生能源消納與降碳。此外，還需重點關(guān)注隔墻售電，加快探索多元化商業(yè)模式。”

原標(biāo)題：氫電耦合快速升溫