相比于電化學等發(fā)展勢頭火熱的儲能形式，氫能以其具有長時間儲能優(yōu)勢和廣泛應(yīng)用場景，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要助力。國家能源局日前發(fā)布的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》提出，推動可再生能源制氫，著力突破大容量、低成本、高效率電氫轉(zhuǎn)換技術(shù)裝備，開展大規(guī)模氫能制備和綜合利用示范應(yīng)用。
在未來的新型電力系統(tǒng)中，氫能將扮演什么角色？對此，華北電力大學教授劉建國指出，新型電力系統(tǒng)是以可再生能源為主，代替原有的化石能源后，會帶來較大的波動性，在源端、網(wǎng)端和用戶側(cè)都會造成挑戰(zhàn)。面對這些挑戰(zhàn)，氫能都可以發(fā)揮作用，促進大規(guī)?？稍偕茉聪{。
長時儲能優(yōu)勢帶來巨大發(fā)展?jié)摿?/strong>
當前，我國可再生能源發(fā)展迅猛，2023年一季度，全國可再生能源新增裝機占新增總裝機的80.3%。與此同時，風電、光伏發(fā)電給電力系統(tǒng)帶來的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)，為儲能帶來巨大發(fā)展空間。“要構(gòu)建以風、光為主體的新型電力系統(tǒng)，必須要大力發(fā)展儲能技術(shù)。”西安隆基氫能科技有限公司副總裁王英歌表示，當前，各種技術(shù)都在快速發(fā)展，其中，氫在儲能中的優(yōu)勢在于可以跨季節(jié)儲能。
對此，陽光氫能科技有限公司研發(fā)總經(jīng)理孫龍林指出，未來，光伏、風電等新能源占比會越來越高，其波動性和間歇性會給電力系統(tǒng)帶來穩(wěn)定性問題，在解決電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題方面，氫能可以發(fā)揮重要的作用。他強調(diào)，解決電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題需要發(fā)展儲能，目前鋰電池儲能發(fā)展較快，但鋰電池適用于短時間儲能，而在長周期、跨季度的能量存儲方面，氫能有著明顯的優(yōu)勢。
在王英歌看來，電力系統(tǒng)中，氫作為儲能介質(zhì)，至少有三種主要的應(yīng)用形式：一是通過電解槽把電變成氫之后，以氫或者氫基化合物的形式進行儲存，也可以通過氫燃料電池發(fā)電，它在電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻過程中將發(fā)揮獨特的作用；二是把氫和煤/天然氣進行摻燒，國內(nèi)已經(jīng)有小規(guī)模示范；三是將氫制成合成氨，以氨為燃料進行發(fā)電，替代一部分煤和天然氣，還可以把氫制成甲醇，甲醇在常溫是液態(tài)，易于儲存，用作原料或者燃料。
基于氫在電力系統(tǒng)中的長時儲能作用，劉建國認為，在源端，氫能可以發(fā)揮長時儲能的作用，促進波動性電源的平滑上網(wǎng)；在網(wǎng)端，氫能可以參與調(diào)峰，在一年四季中能源需求較小的季節(jié)把多余的電量存儲下來，在能量需求較大的季節(jié)作為補充。
隨著構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的不斷推進，氫能的優(yōu)勢也將不斷凸顯。對于氫能的發(fā)展趨勢，孫龍林指出，目前，幾大發(fā)電集團都在布局電解水制氫項目，在未來3年，綠氫裝機規(guī)模會以每年比前一年翻一番的速度增長。從需求來看，他預(yù)計，未來3年~5年內(nèi)，中國綠氫的需求量會超過150萬噸。
綠氫“兩條腿走路”促進綠電消納
在風電、光伏大基地建設(shè)如火如荼和“氫能熱”持續(xù)高漲的帶動下，可再生能源制氫發(fā)展不斷提速。僅6月以來，就有伊犁州伊寧市綠色氫能創(chuàng)新應(yīng)用工程、中能建松原氫能產(chǎn)業(yè)園（綠色氫氨醇一體化）項目等多個重大綠氫項目獲批或簽約、開建。開發(fā)綠氫是解決綠電消納的重要路徑，但與此同時，綠氫的消納也需要儲運和應(yīng)用環(huán)節(jié)的發(fā)力。
我國西部地區(qū)風、光資源豐富，而用能負荷則主要集中在中東部地區(qū)，通過將可再生能源電力轉(zhuǎn)化為氫能，有助于解決西部地區(qū)綠電消納問題，而由綠電生產(chǎn)的綠氫，也需要考慮其消納路徑。王英歌表示：“未來我國氫能發(fā)展可能會‘兩條腿’走路，一方面發(fā)展管道輸氫；另一方面在風光資源充裕、綠氫成本低的地方，將制氫與當?shù)孛夯?、石油煉化、冶金結(jié)合起來。”
2023年，通過長距離輸氫管道向東部地區(qū)輸送氫能的“西氫東送”構(gòu)想開始落地。其中，經(jīng)內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北省、北京市，全長400多公里的首條跨省區(qū)、大規(guī)模、長距離的純氫輸送管道項目啟動，為解決可再生能源空間分布不平衡提供了新思路。“如果實現(xiàn)‘西氫東送’，相當于增加了一種能量輸送的方式。”孫龍林表示，通過高壓輸電向中東部地區(qū)輸送可再生能源電力的方式會受到高壓電網(wǎng)建設(shè)速度的限制，而管道長距離輸送，可以提升西北部地區(qū)可再生能源的利用率，還能促進西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。
除了遠距離輸氫，在西北地區(qū)，通過綠電制氫與就近制氨、制甲醇等融合的“一體化發(fā)展模式”，也是綠氫發(fā)展的主要方向。在孫龍林看來，就地消納可以減少運輸成本，同時，西北部地區(qū)可再生能源豐富，通過就地消納能夠為當?shù)貛硪恍┕I(yè)，帶動地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。他強調(diào)，未來，就地消納與遠距離傳輸將相輔相成，共同推動綠氫發(fā)展。
據(jù)王英歌介紹，我國四大煤化工基地（內(nèi)蒙古鄂爾多斯、陜西榆林、寧夏寧東、新疆準東）都位于光照資源好的地方，理論上都需要大量的氫，在這些地區(qū)，未來會形成“風光大基地+”的概念，即大型的風光基地疊加綠氫化工等應(yīng)用。他表示，通過就地轉(zhuǎn)化形成“風光大基地+”模式，符合中國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移方向，也響應(yīng)了國家共建“一帶一路”倡議。
氫氣盈利空間尚待提升
現(xiàn)階段，由于氫能尚處發(fā)展初期，從構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的角度，還有待政策制定者和全行業(yè)共同發(fā)力。“如果把綠氫產(chǎn)業(yè)比喻成水，現(xiàn)在的問題就是水流量還很小，河道很窄。”劉建國表示，目前，綠電成本還不夠低，綠電在終端應(yīng)用中可以盈利，但留給氫氣的盈利空間很少。同時，電解槽以及后端的儲運和燃料電池、內(nèi)燃機等應(yīng)用設(shè)備的成本、可靠性、壽命也都有待提升。
劉建國認為，當前，氫能相關(guān)的支持政策仍然較少，需要加大扶持力度。他建議盡快擴大氫能示范的范圍，“從現(xiàn)有的五個示范城市群來看，目前存在‘資金充足的地區(qū)場景較少，而場景較多的地區(qū)則資金不足’的問題，未來政策應(yīng)支持多場景示范應(yīng)用，而不是僅局限于燃料電池汽車”。
對于成本問題，王英歌指出，綠氫發(fā)展的最大挑戰(zhàn)是經(jīng)濟性問題。解決經(jīng)濟性問題，首先要依靠技術(shù)手段，一方面繼續(xù)降低風電、光伏發(fā)電的成本，因為電力成本在制氫成本中占70%以上；另一方面還要在制、儲、輸、用、加各環(huán)節(jié)進行降本，尤其是在保證電解槽安全可靠的前提下，降低其成本。
“任何一種新的能源，在發(fā)展初期都會面臨經(jīng)濟性的問題，光伏在十幾年前最大挑戰(zhàn)就是成本。”王英歌強調(diào)，氫能還處在市場發(fā)展早期，需要政策的助力，而目前，國內(nèi)還缺少國家層面統(tǒng)一的、具體的激勵政策。他建議，一方面出臺對綠氫的補貼和激勵的政策；另一方面在碳中和“1+N”政策體系中明確工業(yè)領(lǐng)域碳排放的約束指標。王英歌說，可以效仿光伏“領(lǐng)跑者”計劃，在具備可再生能源發(fā)電資源優(yōu)勢并有消納需求的地區(qū)，建立國家級綠氫“領(lǐng)跑者”示范基地，用高技術(shù)標準引領(lǐng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
此外，綠氫的消納也被行業(yè)廣泛關(guān)注。在孫龍林看來，由于西北地區(qū)距離消納中心較遠，所以需要就地建一些合成氨、合成甲醇等工廠，促進綠氫的消納，但這需要解決一些技術(shù)問題。比如，風、光產(chǎn)生的綠氫是波動的，而后端合成氨、合成甲醇需要穩(wěn)定的供應(yīng)。他強調(diào)，如果前端的氫氣具有波動性，合成氨、合成甲醇的工藝就要做一些改變。
原標題：發(fā)揮長時儲能優(yōu)勢，綠氫“兩條腿走路”促進綠電消納
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