氫能是未來(lái)國家能源體系的重要組成部分，是戰略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向，也是用能終端實(shí)現綠色低碳轉型的重要載體，具有綠色低碳、來(lái)源豐富、應用廣泛的特點(diǎn)，是構建新型能源體系的紐帶和基石。
今年政府工作報告提出“深入推進(jìn)能源革命，控制化石能源消費，加快建設新型能源體系”，圍繞任務(wù)目標，我國對氫能行業(yè)的支持力度不斷加大。氫能行業(yè)以綠色氫能推動(dòng)新型能源體系建設，助力加快我國發(fā)展方式綠色轉型。
電氫耦合支撐新型電力系統安全穩定運行
“雙碳”目標引領(lǐng)下，我國進(jìn)入了構建新型電力系統的發(fā)展階段，氫能作為一種高效的清潔能源載體，儲運形式靈活多樣，具有跨季節、跨區域和大規模存儲優(yōu)勢，在新型電力系統建設中將發(fā)揮重要作用。
當前，新型電力系統建設面臨的最大挑戰是新能源高比例接入電網(wǎng)后，間歇性、波動(dòng)性等先天缺陷與用電負荷剛性需求之間的矛盾。通過(guò)電氫耦合協(xié)同發(fā)展，可以解決因新能源波動(dòng)帶來(lái)的功率平衡變難、系統調控復雜、電能質(zhì)量受損、穩定裕度減少等問(wèn)題，保證新型電力系統安全穩定運行。
電氫耦合技術(shù)是將氫能和電能相互轉化、高效協(xié)同的能源網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，可以就地消納風(fēng)光水電等清潔能源，用以制氫或生產(chǎn)氫基能源，再把制成的氫能和氫基能源通過(guò)管道或其他方式輸送給用戶(hù)。
西南石油大學(xué)碳中和首席科學(xué)家雷憲章認為，新能源電力的輸送與消納要形成以電網(wǎng)為主、氫能為輔的電氫耦合協(xié)同模式，形成綠色安全供應和消費模式。固體氧化物燃料電池是能源轉型的核心抓手，要通過(guò)新技術(shù)的研發(fā)，實(shí)現化石能源的低碳、零碳替代。
明陽(yáng)智慧能源集團股份公司氫能研發(fā)中心系統開(kāi)發(fā)部副部長(cháng)張超表示，構建電氫社會(huì )、實(shí)現氫電融合及天然氣摻氫，是我國能源結構不健康、電網(wǎng)建設速度滯后、天然氣消費用量大等主要矛盾的解決方案。當前綠電成本持續降低、氫儲能前景廣闊，可再生能源制氫迎來(lái)重要的發(fā)展機遇，但也面臨離網(wǎng)制氫這一巨大挑戰。
綠電轉化助力新型電力系統建設
2023年，我國電力行業(yè)綠色低碳轉型持續推進(jìn)，新能源發(fā)展實(shí)現“三連跳”。全國并網(wǎng)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電合計裝機規模從2022年底的7.6億千瓦，連續突破8億、9億、10億千瓦大關(guān)，于2023年底達到10.5億千瓦，占總裝機容量比重的36%，比上年提高6.4個(gè)百分點(diǎn)。其中，并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電裝機規模從2022年底的3.9億千瓦，提高到2023年底的6.1億千瓦。新型電力系統發(fā)展進(jìn)入加速轉型期，呈現出新能源逐步成為發(fā)電量增量主體、分布式智能電網(wǎng)支撐作用越發(fā)凸顯、靈活調節和響應能力提升、滿(mǎn)足系統內平衡調節需求的特點(diǎn)。
北京英博新能源有限公司產(chǎn)品總監李琦表示，隨著(zhù)新能源裝機規模擴大，電力系統呈現“雙高（高比例可再生能源接入、高比例電力電子裝備）”特性，不利于電網(wǎng)穩定運行，要解決這個(gè)問(wèn)題，需要政策推動(dòng)綠電直供及離網(wǎng)制氫模式。
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的終極目標是構建以綠氫為主體的氫能體系。當前，影響綠氫規模化生產(chǎn)及應用的關(guān)鍵因素是成本太高。只有降低成本，才能推動(dòng)綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
氫集能源屬性和產(chǎn)業(yè)屬性于一體，可轉化為100多種化學(xué)產(chǎn)品。綠電轉化是指將綠色電能轉化為氫能，或者以綠氫為原料轉化為其他化學(xué)產(chǎn)品。綠電轉化是降低碳排放、構建碳中和社會(huì )的大勢所趨，正得到高度重視。
國內外紛紛布局二氧化碳加氫制高附加值化學(xué)品技術(shù)。比如，冰島國際碳循環(huán)公司（CRI）研發(fā)出二氧化碳加氫合成甲醇工藝。大連化物所研發(fā)出“液態(tài)陽(yáng)光”（利用新能源電解水制備綠氫，并將二氧化碳加氫合成甲醇等液體燃料）技術(shù)。清華大學(xué)研發(fā)出一步法利用二氧化碳加氫制碳8~碳12相航煤技術(shù)，粗航煤經(jīng)加氫改質(zhì)成為合格航煤產(chǎn)品，轉化率可達到90%，目前已完成百?lài)嵓壭≡嚒?/span>
國核電力規劃設計研究院有限公司工程技術(shù)部副主任杜逸云表示，綠電轉化不是一個(gè)單一產(chǎn)業(yè)，需要能源行業(yè)、化工行業(yè)共同參與推進(jìn)行業(yè)發(fā)展。綠電轉化主要包括氫能轉化產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展遵循儲能邏輯、碳稅邏輯、提質(zhì)邏輯和能源安全邏輯四個(gè)基本邏輯。綠電轉化有助于以新能源為主體的新型電力系統建設。新型電力系統主要有三個(gè)表現。一是突破電網(wǎng)消納限制。通過(guò)大規模就地消納，將間歇性、波動(dòng)性的風(fēng)光資源轉化為可存儲、可轉移的氨醇等氫基燃料，突破了電網(wǎng)消納限制，實(shí)現了風(fēng)光更加靈活高效的應用，可大幅提高新能源比例。二是提升電力系統穩定性。通過(guò)“弱”連接與電網(wǎng)相連，綠電轉化系統中的制氫功率隨風(fēng)光出力同步變化，系統中的儲能、智能控制系統進(jìn)一步平滑風(fēng)光曲線(xiàn)，從而大大減少了新能源對電力系統的沖擊。三是降低全社會(huì )用電成本。通過(guò)就地消納和平滑風(fēng)光曲線(xiàn)，減少了電網(wǎng)安全穩定運行所需的輔助服務(wù)。
滿(mǎn)足經(jīng)濟性、可靠性及規模化發(fā)展需求
作為應對氣候變化、推動(dòng)能源轉型的重要載體，綠氫在化工、鋼鐵、交通、發(fā)電四大領(lǐng)域的應用發(fā)展潛力巨大。目前，投建投產(chǎn)綠氫項目的企業(yè)也越來(lái)越多。綠氫相關(guān)企業(yè)如何滿(mǎn)足經(jīng)濟性、可靠性及規模化發(fā)展的需求？
中船（邯鄲）派瑞氫能科技有限公司副總經(jīng)理薛賀來(lái)表示，全球氫能已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展新階段，大功率、高效率、低成本、長(cháng)壽命是制氫設備的主要發(fā)展趨勢，未來(lái)要實(shí)現模塊化、組合式、自適應的多臺（套）聯(lián)動(dòng)綠氫系統。
三一重工工程車(chē)輛事業(yè)部研究院副院長(cháng)朱偉強表示，我國燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正處于示范運營(yíng)階段，正在進(jìn)入規模化商業(yè)化初期階段，燃料電池工程車(chē)輛需要高功率、高集成、高可靠、高性?xún)r(jià)比、寬溫域，行業(yè)發(fā)展需要實(shí)現規模降本、政策支持、加強基礎設施建設、挖掘更便宜的氫氣資源。
清華大學(xué)教授王保國表示，當前亟須發(fā)展高效率、低成本電解水制氫技術(shù)，提升新能源消納能力；亟須突破關(guān)鍵材料規模制備技術(shù)，提升新能源消納能力，高導電率、高阻氣性、高穩定性的堿性離子膜是主要挑戰。
中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、博士生導師謝秀娟表示，我國液氫產(chǎn)能不到北美的3%，產(chǎn)業(yè)潛力巨大，但設備成本、運行成本及加注成本居高不下是“卡脖子”問(wèn)題。對于液氫工廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，需要打通設備、EPC承包及各地審批等整個(gè)鏈條。經(jīng)過(guò)多年努力，已突破了高速氦透平膨脹劑、低漏率鋁板翅式換熱器等技術(shù)壁壘。
上海氫楓能源技術(shù)有限公司研發(fā)總監姜方表示，我國制氫加氫一體站面臨審批流程復雜、技術(shù)標準缺失、氫氣來(lái)源難以保證及運營(yíng)經(jīng)濟性差的問(wèn)題，各地政策“松綁”將為制氫加氫一體站發(fā)展帶來(lái)機遇。
近年來(lái)我國天然氣管網(wǎng)基本建成，實(shí)現了天然氣干線(xiàn)管道的互聯(lián)互通；若在天然氣中摻入一定比例的氫氣以組成摻氫天然氣，通過(guò)天然氣管網(wǎng)將摻氫天然氣輸送至終端用戶(hù)，或直接利用、或提氫后分別單獨使用，將大幅提升氫能的時(shí)空調配規模與效率，實(shí)質(zhì)性推動(dòng)我國氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心副主任、教授鄒建新表示，氫氣存儲與運輸技術(shù)是氫能各應用場(chǎng)景的共性難點(diǎn)。國家電投集團中央研究院資深研究員崔崇表示，我國已有15個(gè)省市在氫能產(chǎn)業(yè)規劃中明確提到開(kāi)展天然氣摻氫技術(shù)布局。利用天然氣管道可以實(shí)現氫氣的長(cháng)距離、大規模、低成本輸送消納，當前天然氣摻氫輸送存在氫損傷和加速失效問(wèn)題，在應用示范方面也存在政策問(wèn)題、安全問(wèn)題、經(jīng)濟性問(wèn)題和商業(yè)模式問(wèn)題。他建議，盡快出臺行業(yè)標準，解決綠氫企業(yè)經(jīng)濟收益率不高的問(wèn)題，并推動(dòng)建立碳稅、碳交易體系。
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