最近，氫能火了！

還記得小時(shí)候玩的氫氣球嗎？沒(méi)錯，氣球里面就是氫氣，它產(chǎn)生的化學(xué)能就是氫能。

氫燃燒的產(chǎn)物是水，所以氫能是世界上最干凈的能源。大力發(fā)展氫能，有利于實(shí)現“雙碳”目標，構建清潔低碳、安全高效的能源體系。而且，氫是自然界存在最普遍的元素，據估計，它構成了宇宙質(zhì)量的75%，可謂取之不盡用之不竭！

又干凈又多，這東西可真好，趕緊大力發(fā)展！

重磅規劃陸續出臺

《“十四五”現代能源體系規劃》

3月22日，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”現代能源體系規劃》。其中多次提到了氫能。

比如，在實(shí)施科技創(chuàng )新示范工程部分提到“高效可再生能源氫氣制備、儲運、應用和燃料電池等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及多元化示范應用。氫能在可再生能源消納、電網(wǎng)調峰等場(chǎng)景示范應用。氫能、電能、熱能等異質(zhì)能源互聯(lián)互通示范?！?/p>

《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃（2021-2035年）》

緊接著(zhù)出臺的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃（2021-2035年）》中更是明確指出，氫能是未來(lái)國家能源體系的重要組成部分，是用能終端實(shí)現綠色低碳轉型的重要載體。

氫能這么好，為啥我們以前很少聽(tīng)說(shuō)呢？因為以前技術(shù)、產(chǎn)業(yè)等還不成熟，時(shí)機未到；如今，隨著(zhù)全球能源的發(fā)展，氫能迎來(lái)了它的歷史機遇期。

氫能的大勢與機遇

1.技術(shù)層面

以燃料電池為代表的氫能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)取得重大突破，為實(shí)現零排放的能源利用提供重要解決方案。

2.國際層面

全球主要發(fā)達國家高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫能已成為加快能源轉型升級、培育經(jīng)濟新增長(cháng)點(diǎn)的重要戰略選擇。

3.我國實(shí)際

我國是世界上最大的制氫國，年制氫產(chǎn)量約3300萬(wàn)噸，在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。國內氫能產(chǎn)業(yè)呈現積極發(fā)展態(tài)勢，已初步掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝，在部分區域實(shí)現燃料電池汽車(chē)小規模示范應用。

氫能的戰略定位被提升到了未來(lái)國家能源體系的重要組成部分、用能終端實(shí)現綠色低碳轉型的重要載體層面，氫能產(chǎn)業(yè)被確定為戰略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

氫能還有一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)，就是它可以作為連接氣、電、熱等能源的橋梁。

咱們就來(lái)看看，氫能和電能、電力系統之間會(huì )發(fā)生什么關(guān)聯(lián)。

氫和電會(huì )擦出怎樣的火花？

氫能將在制、用等環(huán)節和電力系統產(chǎn)生更多耦合關(guān)系。

1. 在制氫環(huán)節

電解水制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法。在充滿(mǎn)電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應，分解成氫氣和氧氣。

基于高溫電解水蒸氣制氫技術(shù)的綠色加氫站模型。

2. 在儲能環(huán)節

電能制氫后存儲為氫能，之后由燃料電池發(fā)電技術(shù)等實(shí)現氫能的利用。

將電能轉化為氫能，可以實(shí)現能源的跨季節長(cháng)周期大規模存儲。氫儲能具有儲能容量大、儲存時(shí)間長(cháng)、清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，能夠在電化學(xué)儲能不適用的場(chǎng)景中發(fā)揮優(yōu)勢。在大容量長(cháng)周期調節的場(chǎng)景中，氫儲能與電化學(xué)儲能相比在經(jīng)濟性上更具有競爭力。

2021年8月5日，高質(zhì)量燃料電池用氫氣在青島順利出廠(chǎng)。

3. 在清潔能源消納方面

氫能是促進(jìn)新能源消納的重要手段。將太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源發(fā)出的電能或用電低谷期的富余電能制氫存儲，可大大提升新能源消納水平。

2021年6月24日，國網(wǎng)浙江電力歷經(jīng)3年研究的氫電雙向轉換及儲能一體化系統在浙江湖州濱湖綜合能源站投運。該站通過(guò)光伏發(fā)電為電動(dòng)汽車(chē)提供充電服務(wù)，同時(shí)通過(guò)氫電雙向轉換及儲能一體化裝置，實(shí)現富余電量的錯峰轉移和光伏發(fā)電的充分利用。

4. 在新型電力系統方面

氫能是新型電力系統靈活調節的重要手段。先進(jìn)的電解水制氫裝備具有較強的功率波動(dòng)適應性，可實(shí)現輸入功率秒級、毫秒級響應，為電網(wǎng)提供調峰調頻等輔助服務(wù)，提高電力系統的安全性、可靠性、靈活性。

由國網(wǎng)北京電力自主研發(fā)的國內首臺大容量在線(xiàn)并網(wǎng)式氫能源發(fā)電車(chē)，具備不間斷供電和應急發(fā)電功能，配備的全智能監測系統能及時(shí)發(fā)現系統故障及設備安全隱患，可在零下35攝氏度的低溫環(huán)境下穩定運行。

5. 能源高效利用方面

發(fā)展氫能是拓展電能利用、促進(jìn)能源互聯(lián)互通的重要路徑。氫能作為靈活高效的二次能源，在能源消費側可以通過(guò)電氫轉換實(shí)現氫能、電能、熱能等多種能源網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)互補和協(xié)同優(yōu)化，推動(dòng)分布式能源發(fā)展，提升終端能源利用效率和供能可靠性。

國家電網(wǎng)牽頭承擔的首個(gè)氫電耦合國家重點(diǎn)項目落地浙江寧波。該項目于今年4月開(kāi)工，將在寧波慈溪建成氫電耦合直流微網(wǎng)示范工程。

屆時(shí)，電、氫、熱等能源網(wǎng)絡(luò )中的生產(chǎn)、存儲、消費環(huán)節將實(shí)現互聯(lián)互通，以零碳方式滿(mǎn)足用戶(hù)對電、氫、熱多種能源的需求，實(shí)現與電網(wǎng)靈活互動(dòng)，提升系統調節能力，為浙江工業(yè)園區脫碳提供方案。

電氫耦合技術(shù)前景廣闊

目前，中國電科院圍繞“雙碳”目標下能源電力系統轉型方向，積極謀劃跨領(lǐng)域跨行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，牽頭成立電氫耦合技術(shù)創(chuàng )新聯(lián)合體，聯(lián)合產(chǎn)、學(xué)、研、用等各方力量，推動(dòng)氫能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。充分依托電科院自身電力系統研究基礎，針對氫能在新型電力系統源、網(wǎng)、荷各環(huán)節的耦合應用，頂層設計電氫耦合關(guān)鍵技術(shù)研究。

在新型電力系統應用路徑研究方面，中國電科院專(zhuān)家分析電氫耦合場(chǎng)景，開(kāi)展各種場(chǎng)景下的全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟分析，研判氫能技術(shù)路線(xiàn)和發(fā)展路徑，為氫能在新型電力系統逐步推廣應用提供決策支撐。

1.哪種電氫耦合場(chǎng)景更具經(jīng)濟性？

專(zhuān)家通過(guò)研究源側富余電力制氫、網(wǎng)側氫儲能、負荷側直接制氫等電氫耦合典型應用場(chǎng)景經(jīng)濟性，指出：

在源側利用富余風(fēng)、光、水等可再生能源制氫，在碳排放約束條件下，就地銷(xiāo)售到市場(chǎng)上可獲得較好收益，但是輸氫成本較高，長(cháng)距離輸送到需求端不具備經(jīng)濟性；

在網(wǎng)側通過(guò)利用氫儲能站參與電網(wǎng)輔助服務(wù)和售氫市場(chǎng)，可獲得多重應用收益；

在負荷側，通過(guò)特高壓通道將西北地區豐富的風(fēng)力和光伏資源，輸送至對氫需求較大的東南地區直接制氫。在成熟的電力市場(chǎng)價(jià)格機制下，相比“源側電制氫+管道輸氫”應用場(chǎng)景，“特高壓輸電+負荷側制氫”在經(jīng)濟上更具有競爭力。

2.有哪些技術(shù)路線(xiàn)和發(fā)展路徑？

專(zhuān)家預計2030年前，氫能在新型電力系統的應用主要以典型示范為主：

在新能源富集區，建設風(fēng)光氫儲綠氫生產(chǎn)基地；

在大規模新能源匯集等電網(wǎng)節點(diǎn)探索建設氫儲能電站，參與電網(wǎng)靈活性調節；

在國家氫燃料電池車(chē)示范城市，重點(diǎn)在重卡、物流車(chē)輛需求密集區，因地制宜建設分布式電制氫加氫站和充電站融合的綜合能源服務(wù)站。

正在建設的浙江臺州的大陳島上的氫電耦合示范工程是國內首個(gè)基于海島場(chǎng)景的氫能綜合利用示范工程。工程充分利用海島豐富的清潔能源制氫，將促進(jìn)海島清潔能源消納與電網(wǎng)潮流優(yōu)化，提高系統針對波動(dòng)性源荷的適應性與安全性，提升綜合能效至72%，為海島提供了綠色供能的有效途徑。（曹瓊蕾）

今后，隨著(zhù)氫能技術(shù)產(chǎn)業(yè)趨于成熟，氫能將在新型電力系統中得到逐步推廣?？稍偕茉粗茪涞膹V泛應用，將有力支撐新型電力系統建設。

機遇與挑戰并存

當然，氫能的發(fā)展不會(huì )一蹴而就?？傮w看，我國氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，還有很長(cháng)的路要走，比如，需要產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同規劃，需要不斷地用科技創(chuàng )新破解發(fā)展道路上的一個(gè)個(gè)難題……

目前，受技術(shù)、經(jīng)濟性等因素影響，氫能在新型電力系統中的應用仍面臨諸多挑戰。

圖片

2021年12月28日，位于安徽六安的國內首座兆瓦級大功率氫能綜合利用站首臺燃料電池發(fā)電機組成功并網(wǎng)發(fā)電，標志著(zhù)兆瓦級電解純水制氫、儲氫及氫燃料電池發(fā)電系統首次實(shí)現全鏈條貫通，整站技術(shù)驗證工作取得圓滿(mǎn)成功。（翁懷龍 許樊娟）

在政策支持下，科技創(chuàng )新、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、典型示范……

期待氫和電持續擦出火花，

為構建新型電力系統、

實(shí)現碳達峰碳中和目標，

增添助力。