氫能作為清潔的二次能源，被列入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)后，快速與電網(wǎng)融合，在安徽、浙江等地孵化出諸多示范項目，電網(wǎng)兆瓦級氫能綜合利用、氫電耦合直流微網(wǎng)工程等項目的開工投運，探索出氫能在電網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的路徑。本期以電網(wǎng)領(lǐng)域氫能綜合利用示范站為例，深刻挖掘“綠電+綠氫”綜合發(fā)展的示范意義。
時值盛夏，萬物競秀。7月以來，華東大地上一批氫能示范項目落地開花，結(jié)出相關(guān)技術(shù)及裝備新升級的累累碩果，成為踐行“雙碳”目標(biāo)、助推能源轉(zhuǎn)型的生動注腳。
《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》中明確指出，氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，要有序推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的示范應(yīng)用，拓展在儲能、發(fā)電、工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用。
6月9日，國家發(fā)展改革委高技術(shù)司、國家能源局科技司組織召開推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系列座談會（第三場）——推進(jìn)氫能在電力領(lǐng)域示范應(yīng)用專題座談會，重點研究了氫電耦合、氫儲能和燃料電池綜合能源供應(yīng)相關(guān)政策，以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定、核心技術(shù)裝備創(chuàng)新等情況，并對推動氫能在電力領(lǐng)域的應(yīng)用提出意見建議。
氫能與電力將碰撞出怎樣的火花？氫電耦合將會產(chǎn)生什么樣的應(yīng)用場景？跨界猜想正在不斷變成現(xiàn)實。
電網(wǎng)布局氫儲能
氫能有一個顯著的優(yōu)點，即可以作為連接氣、電、熱等能源的橋梁，能在制、用等環(huán)節(jié)和電力系統(tǒng)產(chǎn)生更多耦合關(guān)系。因此，在能源轉(zhuǎn)型的背景下，在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的進(jìn)程中，氫能前景廣闊、大有可為。
“氫儲能在新型電力系統(tǒng)中的定位有別于電化學(xué)儲能，主要是長周期、跨季節(jié)、大規(guī)模和跨空間儲存的作用，作為電化學(xué)儲能的重要補充，氫能在新型電力系統(tǒng)‘源網(wǎng)荷’中具有豐富的應(yīng)用場景，氫能與電力的耦合也能支撐高比例可再生能源發(fā)展。”某氫能企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人士告訴中能傳媒記者。
電網(wǎng)企業(yè)積極布局、跨界合作，國家電網(wǎng)公司早在2019年率先提出“氫儲能”構(gòu)想。當(dāng)年，在國網(wǎng)科技部組織下，國網(wǎng)安徽省電力有限公司牽頭承擔(dān)了國網(wǎng)重點研發(fā)計劃《兆瓦級制氫綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》項目。
安徽六安兆瓦級制氫綜合利用示范工程是國內(nèi)首座兆瓦級氫儲能電站，利用1兆瓦質(zhì)子交換膜電解制氫和余熱利用技術(shù)，實現(xiàn)電解制氫、儲氫、售氫、氫能發(fā)電、供熱等功能。7月6日，該示范站在六安投運，標(biāo)志著我國首次實現(xiàn)兆瓦級制氫—儲氫—氫能發(fā)電的全鏈條技術(shù)貫通。
這項工程是國內(nèi)首次對具有自主知識產(chǎn)權(quán)“制、儲、發(fā)”氫能技術(shù)的全面驗證和工程應(yīng)用。在制氫環(huán)節(jié)，該站可將風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)出的富余電能通過電解水轉(zhuǎn)化成綠氫；在儲氫環(huán)節(jié)，將綠氫加壓儲存在戶外布置的高壓儲氫罐中，單次可儲約2000標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣；在氫能發(fā)電環(huán)節(jié)，通過質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)將氫氣轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)升壓后輸送到電網(wǎng)。據(jù)國網(wǎng)安徽電力介紹，整個過程用到的兆瓦級質(zhì)子交換膜電解槽、兆瓦級質(zhì)子交換膜氫燃料電池等設(shè)備均為國內(nèi)首臺首套，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)。
構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)
7月8日，浙江臺州大陳島氫能綜合利用示范工程投運，這也是全國首個海島“綠氫”綜合能源示范工程。
位于東海的大陳島，目前有風(fēng)力發(fā)電裝機34臺，總裝機容量約27兆伏安，平均每年可發(fā)電6000多萬千瓦時。“該工程利用海島豐富的風(fēng)電，通過質(zhì)子交換膜技術(shù)電解水制氫，構(gòu)建了‘制氫—儲氫—燃料電池’熱電聯(lián)供系統(tǒng)。”國網(wǎng)浙江電科院氫電耦合技術(shù)專職李志浩表示，這有效促進(jìn)了海島清潔能源消納與電網(wǎng)潮流優(yōu)化，實現(xiàn)大陳島清潔能源100%消納與全過程零碳供能。
該工程應(yīng)用了制氫/發(fā)電一體化變換裝置等首臺套裝備，實現(xiàn)國內(nèi)氫能綜合利用能量管理和安全控制技術(shù)突破，提高了新型電力系統(tǒng)對新能源的適應(yīng)性與安全性，綜合能效超過72%，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，是新型電力系統(tǒng)的一次有力探索和實踐。
不僅如此，該工程還有廣泛的應(yīng)用場景——電解水制氫時產(chǎn)生的高純氧氣，可以用于大黃魚養(yǎng)殖；燃料電池發(fā)電時產(chǎn)生的熱量通過熱回收，還可以為島上民宿、酒店提供熱水。未來，島上的新能源旅游觀光車，也將用上氫能供電的充電樁。
同樣，在浙江寧波，氫電耦合也有“大動作”。于今年5月25日開工建設(shè)的寧波慈溪氫電耦合直流微網(wǎng)示范工程，是國家電網(wǎng)首個氫能國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點專項項目的配套示范工程。
這個示范工程為解決新能源接入帶來的電網(wǎng)波動問題提供了一種全新的氫電耦合技術(shù)路徑。通過可再生能源制氫，將富余或難以消納的新能源電力轉(zhuǎn)化為氫能，產(chǎn)生的氫氣可以在用電高峰通過氫燃料電池發(fā)電實現(xiàn)電網(wǎng)削峰，也可以供給交通、工業(yè)等領(lǐng)域使用，實現(xiàn)了新能源的多途徑消納與不同領(lǐng)域的電能間接替代。
步履不停，實踐還在繼續(xù)?？梢灶A(yù)見的是，電網(wǎng)、石化、發(fā)電等能源企業(yè)將會跨界合作，探索共建、共享、共贏的商業(yè)模式，共同推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
原標(biāo)題：氫電耦合的跨界猜想
掃描關(guān)注微信
寧德時代吳凱...
天合光能陳奕...
劉巖: 追光行...
黃震院士：大...