氫電耦合實現(xiàn)優(yōu)勢互補，保證新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行

“雙碳”目標下，發(fā)展可再生能源發(fā)電是必然趨勢，氫電耦合將為新能源電力發(fā)展提供重要保障。近日，多位專家、院士在相關論壇及接受記者采訪時指出，氫電協(xié)同可在發(fā)揮各自優(yōu)勢、促進新能源消納同時，有效解決高比例間歇性和波動性的可再生能源與剛性負荷之間的矛盾，保證新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

實現(xiàn)優(yōu)勢互補

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，在用電低谷時將風、光電能等清潔能源制氫存儲，在用電高峰時再通過氫燃料電池發(fā)電，可以實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷。

當前，我國二次能源中的電氣化比例為27%，到2060年預計將達到60%。根據(jù)各方面的研究，到2060年，氫能所占比例將達到約15%，因此，占比為60%的電和占比為15%的氫將是2060年我國社會用能的超大組成部分。

談論氫電協(xié)同，首先要定義什么是新型電力系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)從電網(wǎng)來看不只是一個單一的大電網(wǎng)，而是一個電網(wǎng)下有很多的微網(wǎng)并與之形成連接，在這樣一個微網(wǎng)構(gòu)建過程中，氫能將起到重要作用。氫能在未來的新型電力系統(tǒng)中，在電網(wǎng)端可以作為儲能起到調(diào)峰作用，在發(fā)電側(cè)，未來隨著風光發(fā)電規(guī)模的提升，其波動性對電網(wǎng)的影響將越來越大，氫能可以平抑風光電上網(wǎng)的波動性，提升電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。

氫能與可再生能源深度融合，打造新型氫電融合方式，是行業(yè)應該努力的方向。氫能作為儲能方式，未來和燃氣輪機協(xié)同可以解決可再生能源波動性和間隙性的問題；能源富集地區(qū)利用富余的可再生能源電解制氫，再將氫能輸送到能源消費中心多元化利用，可有效解決可再生能源長距離運輸難題。

多因素拉升需求

氫電協(xié)同發(fā)展是大勢所趨。在黃其勵看來，區(qū)域能源資源稟賦導致靈活性需求差異明顯、離網(wǎng)-并網(wǎng)型新能源開發(fā)趨勢顯著、制氫電力成本進一步降低等因素將共同推動氫電耦合發(fā)展。

青海白天光伏棄電量大，晚上全時段電源不足，依托氫儲能技術可實現(xiàn)“電-氫-電”大規(guī)模轉(zhuǎn)化利用；湖南白天依托特高壓送電+本地光伏自發(fā)，晚高峰供電不足，依托氫儲能可實現(xiàn)高峰“氫-電”保障用電。再如，吉林晚上風電量大但消納不足，白天火電電源供應不足，無法支撐特高壓外送利用率，可通過“電-氫”轉(zhuǎn)換支撐類似地區(qū)大規(guī)模新能源外送。

同時，離網(wǎng)-并網(wǎng)型新能源開發(fā)模式逐漸成為擴大新能源規(guī)?；_發(fā)潛力的重要手段。“沙戈荒””深遠?！钡葓鼍罢蔀楦哔|(zhì)量發(fā)展重要抓手，“能源區(qū)域綜合化”和“源網(wǎng)荷儲一體化”發(fā)展趨勢明顯，進一步強化了區(qū)域氫電耦合需求，需更好挖掘氫電耦合的綜合效益。

值得注意的是，隨著可再生能源的加速建設，氫電協(xié)同將實現(xiàn)可再生能源與氫能發(fā)展互利共贏。我國深遠海區(qū)域風能資源豐富、開發(fā)潛力大，是海上風電未來發(fā)展的趨勢，依托可再生能源制氫技術實現(xiàn)深遠海區(qū)域就地發(fā)電制氫（氨）后送至岸上，或直接進行氫基能源的跨國貿(mào)易，可高效支撐深遠海能源基地建設。同時，我國海上風電技術可開發(fā)潛力約22.5億千瓦，按20%比例制氫可年產(chǎn)綠氫超過3500萬噸，替代石油超過1億噸。2030年，風電制氫的度電成本將降至0.25元/千瓦時，海洋風電制氫成本可達22-25元/公斤。

技術、成本仍存挑戰(zhàn)

盡管氫電協(xié)同漸受關注，但考慮到當前氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期的現(xiàn)狀，實現(xiàn)氫電協(xié)同互補仍需解決技術、成本難題。

目前氫電交互方式有三種模式，分別為電網(wǎng)調(diào)峰型、電網(wǎng)友好型、工藝離網(wǎng)型，綠氫的制取需要滿足安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷、優(yōu)化運行，同時，由于關鍵儲運技術薄弱、制造工藝及效率問題尚待解決，我國大部分地區(qū)制氫成本仍居高不下，綠氫作為實現(xiàn)電氫耦合的關鍵，其終端價格需進一步降低。

當前，氫電耦合大的挑戰(zhàn)是氫的價格和存儲問題。在電解過程中，電價占氫價的70%—80%，電價降不到兩毛錢以下就不可能有便宜的氫。如果用氫就不賺錢，那就沒有人去發(fā)展氫的儲能功能。除了依賴電價下降，氫能產(chǎn)業(yè)本身也需要進一步發(fā)展，比如電解水裝備壽命短、效率不高，同樣會導致氫價居高不下。

對此，加強氫電耦合技術研發(fā)是重中之重。應聚焦國家重大科技前沿問題和國家重大需求，制定氫電耦合關鍵技術攻關路線圖；聚焦大規(guī)模電解水制氫技術、氫高效轉(zhuǎn)化、柔性綠氫耦合煤化工、高比例煤摻氨等關鍵技術工藝和核心器件領域的創(chuàng)新迭代，穩(wěn)步增加氫電耦合領域科技研發(fā)投入強度，布局一批氫能國家工程中心。

目前電氫協(xié)同相關項目的示范數(shù)量比較少，仍處于起步階段，因此應積極打造規(guī)?；?、低成本的綠氫大基地，推動"源網(wǎng)荷儲""風光氫儲一體化"項目，支撐風光資源消納，開展百兆瓦級氫儲能試點示范。

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