相比于電化學(xué)等發(fā)展勢(shì)頭火熱的儲(chǔ)能形式，氫能以其具有長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)和廣泛應(yīng)用場(chǎng)景，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要助力。國(guó)家能源局日前發(fā)布的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》提出，推動(dòng)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(kāi)展大規(guī)模氫能制備和綜合利用示范應(yīng)用。

在未來(lái)的新型電力系統(tǒng)中，氫能將扮演什么角色？對(duì)此，華北電力大學(xué)教授劉建國(guó)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(huì)帶來(lái)較大的波動(dòng)性，在源端、網(wǎng)端和用戶(hù)側(cè)都會(huì)造成挑戰(zhàn)。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，氫能都可以發(fā)揮作用，促進(jìn)大規(guī)模可再生能源消納。

長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)帶來(lái)巨大發(fā)展?jié)摿?/span>

當(dāng)前，我國(guó)可再生能源發(fā)展迅猛，2023年一季度，全國(guó)可再生能源新增裝機(jī)占新增總裝機(jī)的80.3%。與此同時(shí)，風(fēng)電、光伏發(fā)電給電力系統(tǒng)帶來(lái)的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)，為儲(chǔ)能帶來(lái)巨大發(fā)展空間。“要構(gòu)建以風(fēng)、光為主體的新型電力系統(tǒng)，必須要大力發(fā)展儲(chǔ)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(dāng)前，各種技術(shù)都在快速發(fā)展，其中，氫在儲(chǔ)能中的優(yōu)勢(shì)在于可以跨季節(jié)儲(chǔ)能。

對(duì)此，陽(yáng)光氫能科技有限公司研發(fā)總經(jīng)理孫龍林指出，未來(lái)，光伏、風(fēng)電等新能源占比會(huì)越來(lái)越高，其波動(dòng)性和間歇性會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)穩(wěn)定性問(wèn)題，在解決電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題方面，氫能可以發(fā)揮重要的作用。他強(qiáng)調(diào)，解決電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題需要發(fā)展儲(chǔ)能，目前鋰電池儲(chǔ)能發(fā)展較快，但鋰電池適用于短時(shí)間儲(chǔ)能，而在長(zhǎng)周期、跨季度的能量存儲(chǔ)方面，氫能有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

在王英歌看來(lái)，電力系統(tǒng)中，氫作為儲(chǔ)能介質(zhì)，至少有三種主要的應(yīng)用形式：一是通過(guò)電解槽把電變成氫之后，以氫或者氫基化合物的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，也可以通過(guò)氫燃料電池發(fā)電，它在電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻過(guò)程中將發(fā)揮獨(dú)特的作用；二是把氫和煤/天然氣進(jìn)行摻燒，國(guó)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(jìn)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(chǔ)存，用作原料或者燃料。

基于氫在電力系統(tǒng)中的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能作用，劉建國(guó)認(rèn)為，在源端，氫能可以發(fā)揮長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的作用，促進(jìn)波動(dòng)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(chǔ)下來(lái)，在能量需求較大的季節(jié)作為補(bǔ)充。

隨著構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的不斷推進(jìn)，氫能的優(yōu)勢(shì)也將不斷凸顯。對(duì)于氫能的發(fā)展趨勢(shì)，孫龍林指出，目前，幾大發(fā)電集團(tuán)都在布局電解水制氫項(xiàng)目，在未來(lái)3年，綠氫裝機(jī)規(guī)模會(huì)以每年比前一年翻一番的速度增長(zhǎng)。從需求來(lái)看，他預(yù)計(jì)，未來(lái)3年~5年內(nèi)，中國(guó)綠氫的需求量會(huì)超過(guò)150萬(wàn)噸。

綠氫“兩條腿走路”促進(jìn)綠電消納

在風(fēng)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(dòng)下，可再生能源制氫發(fā)展不斷提速。僅6月以來(lái)，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(xiàng)目等多個(gè)重大綠氫項(xiàng)目獲批或簽約、開(kāi)建。開(kāi)發(fā)綠氫是解決綠電消納的重要路徑，但與此同時(shí)，綠氫的消納也需要儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用環(huán)節(jié)的發(fā)力。

我國(guó)西部地區(qū)風(fēng)、光資源豐富，而用能負(fù)荷則主要集中在中東部地區(qū)，通過(guò)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(wèn)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(lái)我國(guó)氫能發(fā)展可能會(huì)‘兩條腿’走路，一方面發(fā)展管道輸氫；另一方面在風(fēng)光資源充裕、綠氫成本低的地方，將制氫與當(dāng)?shù)孛夯ぁ⑹蜔捇⒁苯鸾Y(jié)合起來(lái)。”

2023年，通過(guò)長(zhǎng)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(kāi)始落地。其中，經(jīng)內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北省、北京市，全長(zhǎng)400多公里的首條跨省區(qū)、大規(guī)模、長(zhǎng)距離的純氫輸送管道項(xiàng)目啟動(dòng)，為解決可再生能源空間分布不平衡提供了新思路。“如果實(shí)現(xiàn)‘西氫東送’，相當(dāng)于增加了一種能量輸送的方式。”孫龍林表示，通過(guò)高壓輸電向中東部地區(qū)輸送可再生能源電力的方式會(huì)受到高壓電網(wǎng)建設(shè)速度的限制，而管道長(zhǎng)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(jìn)西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

除了遠(yuǎn)距離輸氫，在西北地區(qū)，通過(guò)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(lái)，就地消納可以減少運(yùn)輸成本，同時(shí)，西北部地區(qū)可再生能源豐富，通過(guò)就地消納能夠?yàn)楫?dāng)?shù)貛?lái)一些工業(yè)，帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。他強(qiáng)調(diào)，未來(lái)，就地消納與遠(yuǎn)距離傳輸將相輔相成，共同推動(dòng)綠氫發(fā)展。

據(jù)王英歌介紹，我國(guó)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(zhǔn)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(lái)會(huì)形成“風(fēng)光大基地+”的概念，即大型的風(fēng)光基地疊加綠氫化工等應(yīng)用。他表示，通過(guò)就地轉(zhuǎn)化形成“風(fēng)光大基地+”模式，符合中國(guó)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移方向，也響應(yīng)了國(guó)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(wèn)題就是水流量還很小，河道很窄。”劉建國(guó)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(shí)，電解槽以及后端的儲(chǔ)運(yùn)和燃料電池、內(nèi)燃機(jī)等應(yīng)用設(shè)備的成本、可靠性、壽命也都有待提升。

劉建國(guó)認(rèn)為，當(dāng)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(kuò)大氫能示范的范圍，“從現(xiàn)有的五個(gè)示范城市群來(lái)看，目前存在‘資金充足的地區(qū)場(chǎng)景較少，而場(chǎng)景較多的地區(qū)則資金不足’的問(wèn)題，未來(lái)政策應(yīng)支持多場(chǎng)景示范應(yīng)用，而不是僅局限于燃料電池汽車(chē)”。

對(duì)于成本問(wèn)題，王英歌指出，綠氫發(fā)展的最大挑戰(zhàn)是經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。解決經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，首先要依靠技術(shù)手段，一方面繼續(xù)降低風(fēng)電、光伏發(fā)電的成本，因?yàn)殡娏Τ杀驹谥茪涑杀局姓?0%以上；另一方面還要在制、儲(chǔ)、輸、用、加各環(huán)節(jié)進(jìn)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(huì)面臨經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，光伏在十幾年前最大挑戰(zhàn)就是成本。”王英歌強(qiáng)調(diào)，氫能還處在市場(chǎng)發(fā)展早期，需要政策的助力，而目前，國(guó)內(nèi)還缺少?lài)?guó)家層面統(tǒng)一的、具體的激勵(lì)政策。他建議，一方面出臺(tái)對(duì)綠氫的補(bǔ)貼和激勵(lì)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(biāo)。王英歌說(shuō)，可以效仿光伏“領(lǐng)跑者”計(jì)劃，在具備可再生能源發(fā)電資源優(yōu)勢(shì)并有消納需求的地區(qū)，建立國(guó)家級(jí)綠氫“領(lǐng)跑者”示范基地，用高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(lái)，由于西北地區(qū)距離消納中心較遠(yuǎn)，所以需要就地建一些合成氨、合成甲醇等工廠，促進(jìn)綠氫的消納，但這需要解決一些技術(shù)問(wèn)題。比如，風(fēng)、光產(chǎn)生的綠氫是波動(dòng)的，而后端合成氨、合成甲醇需要穩(wěn)定的供應(yīng)。他強(qiáng)調(diào)，如果前端的氫氣具有波動(dòng)性，合成氨、合成甲醇的工藝就要做一些改變。