近日，浙江寧波慈溪?dú)潆婑詈现绷魑⒕W(wǎng)示范工程開(kāi)工。據(jù)悉，該示范工程是國(guó)家電網(wǎng)公司首個(gè)氫能相關(guān)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃配套項(xiàng)目，也是寧波市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)項(xiàng)目，計(jì)劃今年12月具備投運(yùn)條件。投運(yùn)后，每日可滿足慈溪濱海經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)10輛氫能燃料電池大巴加氫、50輛純電動(dòng)汽車直流快充需求。

近年來(lái)，氫電耦合越來(lái)越熱。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來(lái)氫能與電能的深度耦合將成為一種重要的儲(chǔ)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(shí)利用清潔能源制氫存儲(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。該示范工程將電、氫、熱等能源網(wǎng)絡(luò)中的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)互聯(lián)互通，實(shí)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(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，覆蓋了氫電耦合主要應(yīng)用場(chǎng)景。

“氫比較適合于長(zhǎng)時(shí)間的能量存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)特性與電化學(xué)儲(chǔ)能互補(bǔ)，有助于在新型電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)能源長(zhǎng)周期性波動(dòng)的調(diào)節(jié)。寧波氫電耦合示范工程既有電化學(xué)儲(chǔ)能也有氫儲(chǔ)能，通過(guò)風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性電源來(lái)制取氫氣，既可以平抑新能源出力的波動(dòng)，也可以與電化學(xué)儲(chǔ)能配合，相當(dāng)于在源荷之間加了一個(gè)很強(qiáng)的緩沖器，能實(shí)現(xiàn)波動(dòng)性電源和不確定性負(fù)荷之間的全時(shí)間尺度平衡。”國(guó)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(shí)現(xiàn)高比例新能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一種重要方式。

據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)組織預(yù)測(cè)，到2050年，我國(guó)電制氫規(guī)模將達(dá)到5000萬(wàn)噸，折合電能約30000億千瓦時(shí)。佛山環(huán)境與能源研究院副院長(zhǎng)王子緣表示：“氫能跨時(shí)段、跨季節(jié)的調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)、儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、穩(wěn)定的可再生能源消納、能源轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存與控制，并通過(guò)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(shí)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(tái)，通過(guò)氫能和可再生能源耦合運(yùn)行，可以促進(jìn)可再生能源就地或并網(wǎng)消納；在消費(fèi)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(fèi)側(cè)碳排放。

可有效解決車端用能問(wèn)題

“與交通網(wǎng)的融合是氫電耦合的一大特色。事實(shí)上，該項(xiàng)目是電、氫、熱、車4個(gè)元素耦合的一個(gè)中壓直流微網(wǎng)，車是其中很重要的一個(gè)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(guó)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(lái)，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(jìn)一步深入融合。

數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)交通領(lǐng)域碳排放量達(dá)9.3億噸，占全國(guó)終端碳排放量的15%。而在整個(gè)交通領(lǐng)域中，道路交通碳排放量的占比為90%。不過(guò)，值得注意的是，隨著交通領(lǐng)域新能源化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，補(bǔ)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(dòng)汽車的快速補(bǔ)能需求也受制于技術(shù)水平。

在王子緣看來(lái)，氫電耦合可有效緩解新能源汽車用能問(wèn)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(guó)家示范城市群鼓勵(lì)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(shí)段用能緊張和路面堵塞等問(wèn)題，或?qū)⒊蔀榻煌ㄕ{(diào)峰的一個(gè)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(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)已入駐綠動(dòng)、博氫等氫能相關(guān)高新企業(yè)，以燃料電池、制儲(chǔ)氫裝備和氫能應(yīng)用裝備為重點(diǎn)布局方向。不過(guò)，記者了解到，目前我國(guó)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(méi)有明顯影響，但如果是在電網(wǎng)中充當(dāng)儲(chǔ)能電池，其轉(zhuǎn)換效率就會(huì)非常重要，所以對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)也是個(gè)新挑戰(zhàn)。”

“技術(shù)方面，仍需重點(diǎn)關(guān)注先進(jìn)電解槽技術(shù)及裝備、高安全高效儲(chǔ)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(xiàng)目不能進(jìn)化工園區(qū)的政策壁壘。”王子緣認(rèn)為。

在王子緣看來(lái)，氫電耦合需要結(jié)合區(qū)域資源稟賦和應(yīng)用場(chǎng)景，因地制宜、以示范促技術(shù)迭代進(jìn)步為切入點(diǎn)，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(pán)考慮地方實(shí)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(chǎng)景閉環(huán)，以較為合適的商業(yè)模式實(shí)現(xiàn)可再生能源消納與降碳。此外，還需重點(diǎn)關(guān)注隔墻售電，加快探索多元化商業(yè)模式。”