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氫電耦合加速升溫 仍需跨過(guò)成本、技術(shù)關(guān)

2023-07-01 來(lái)源:中國(guó)能源報(bào) 瀏覽數(shù):244

近日,國(guó)內(nèi)首個(gè)氫電耦合中壓直流微網(wǎng)在浙江寧波投運(yùn)。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)氫產(chǎn)業(yè)全鏈條相關(guān)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化,氫電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到世界領(lǐng)先水平。與

近日,國(guó)內(nèi)首個(gè)氫電耦合中壓直流微網(wǎng)在浙江寧波投運(yùn)。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)氫產(chǎn)業(yè)全鏈條相關(guān)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化,氫電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

與此同時(shí),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(shí)現(xiàn)氫電協(xié)同可發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì),更好促進(jìn)新能源消納利用,提高能源基礎(chǔ)設(shè)施投資與運(yùn)行效率,共同支撐能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。

發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)

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(luò),在用電低谷時(shí)將清潔能源電力制氫存儲(chǔ),在用電高峰時(shí)再通過(guò)氫燃料電池發(fā)電,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷。寧波此次投運(yùn)的示范項(xiàng)目將氫能與風(fēng)電、光伏等可再生能源耦合運(yùn)行,同時(shí)通過(guò)氫能微網(wǎng),滿足用戶對(duì)電、氫、熱多種能源的需求。

據(jù)了解,除寧波外,目前國(guó)網(wǎng)浙江電力還在杭州、麗水、臺(tái)州等地開(kāi)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(chǎng)景示范與應(yīng)用,覆蓋氫電耦合主要應(yīng)用場(chǎng)景。

“到2060年,新能源占比預(yù)計(jì)將超過(guò)70%,成為裝機(jī)和發(fā)電的主體。因此,要實(shí)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(yīng)和消費(fèi)。”德國(guó)國(guó)家工程院院士雷憲章指出。

在業(yè)內(nèi)專家看來(lái),對(duì)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(duì)化石能源的依賴,幫助電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型。

國(guó)網(wǎng)能源研究院張寧表示:“當(dāng)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(chǔ),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(shí),電力系統(tǒng)可充分利用氫能物理可存儲(chǔ)、時(shí)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(guò)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(rèn)為,近期,新能源消納將以電力系統(tǒng)支撐為主,中遠(yuǎn)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(lái),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(lái)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(guò)輸電線路轉(zhuǎn)移到中東部地區(qū),并在東部靠近負(fù)荷中心的地方制氫,或就地儲(chǔ)存、利用,或通過(guò)燃?xì)錂C(jī)組發(fā)電,作為負(fù)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(fēng)光資源豐富的西北部地區(qū)大規(guī)模部署電制氫、儲(chǔ)氫、燃?xì)錂C(jī)組等設(shè)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(guò)燃?xì)錂C(jī)組再次發(fā)電,作為電化學(xué)儲(chǔ)能、抽水蓄能及調(diào)節(jié)電源的重要補(bǔ)充,保障電網(wǎng)外送功率的相對(duì)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(guò)輸氫管道進(jìn)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(jìn)行應(yīng)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(shí)驗(yàn)室主任林今認(rèn)為,利用便宜的氫轉(zhuǎn)移負(fù)荷,將風(fēng)光氫儲(chǔ)一體化系統(tǒng)用虛擬電廠的方式參與總體電力市場(chǎng)中,從而增加收益,降低碳排放的同時(shí)減少調(diào)峰等其他方面附加的相關(guān)成本,可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和綠氫之間雙贏。

仍需跨過(guò)成本、技術(shù)關(guān)

盡管氫電耦合模式漸受關(guān)注,但當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期,實(shí)現(xiàn)氫電協(xié)同互補(bǔ)仍需跨過(guò)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(guò)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(zhǎng)周期、滿負(fù)荷、優(yōu)化運(yùn)行。同時(shí),由于關(guān)鍵儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)薄弱、制造工藝及效率問(wèn)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(shí)現(xiàn)電氫耦合的關(guān)鍵,其終端價(jià)格需進(jìn)一步降低。

“想實(shí)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(guò)堅(jiān)持宜電則電、宜氫則氫的基本原則,實(shí)現(xiàn)綠色和經(jīng)濟(jì)性這兩個(gè)根本目標(biāo)。”林今補(bǔ)充說(shuō)。

不過(guò),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(yīng)圍繞電制氫設(shè)備作為高度可調(diào)節(jié)負(fù)荷參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)開(kāi)展合作,并推進(jìn)相關(guān)氫電協(xié)同模式落地應(yīng)用與推廣。

張寧認(rèn)為,要推動(dòng)綠電-氫全產(chǎn)業(yè)鏈和全供應(yīng)鏈技術(shù)進(jìn)步、提高其經(jīng)濟(jì)性實(shí)現(xiàn)多元化,需要在新能源高效開(kāi)發(fā)、“雙高”電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、綠電制氫、氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)方面攻關(guān)突破。“如在火電機(jī)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(kāi)發(fā)方面,重點(diǎn)推進(jìn)生產(chǎn)、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)化利用等技術(shù)路徑。”

文 | 本報(bào)記者  仲蕊

 

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