日前，河南省人民政府辦公廳印發(fā)《河南省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2022—2035年)》，提出推動(dòng)多能互補(bǔ)耦合發(fā)展，發(fā)揮氫儲(chǔ)能調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)、儲(chǔ)能容量大的優(yōu)勢(shì)，逐步開展氫能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等場(chǎng)景的示范應(yīng)用。探索風(fēng)、光發(fā)電+氫儲(chǔ)能一體化應(yīng)用新模式，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同供應(yīng)和綜合梯級(jí)利用。此外，還提出研究探索可再生能源制氫市場(chǎng)化機(jī)制，健全覆蓋氫儲(chǔ)能的儲(chǔ)能調(diào)價(jià)機(jī)制，探索氫儲(chǔ)能直接參與電力市場(chǎng)交易。
近年來，氫能受國家政策支持，迎來快速發(fā)展期。多位業(yè)內(nèi)人士表示，氫能將為新型電力系統(tǒng)發(fā)揮重要支撐作用。但同時(shí)，目前我國氫能產(chǎn)業(yè)仍處于起步和追趕階段，尚存多重壁壘待打破。
利好政策密集出臺(tái)
近年來，我國氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展窗口期。2021年，《關(guān)于組織開展“十四五”第一批國家能源研發(fā)創(chuàng)新平臺(tái)認(rèn)定工作的通知》《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》等文件陸續(xù)發(fā)布，提出鼓勵(lì)氫能與可再生能源協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)氫能在化工、冶金等行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及多元利用。
今年3月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》，指出氫能是未來國家能源體系的組成部分，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)方向，是構(gòu)建綠色低碳產(chǎn)業(yè)體系、打造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新增長(zhǎng)點(diǎn)，提出要充分發(fā)揮氫能清潔低碳的優(yōu)勢(shì)。
此后，多地密集出臺(tái)支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，并積極探索實(shí)踐。多個(gè)省(區(qū)、市)將氫能發(fā)展規(guī)劃納入新能源汽車產(chǎn)業(yè)、整體能源發(fā)展、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展或區(qū)域“十四五”規(guī)劃中;北京、山東、四川、河北、內(nèi)蒙古5個(gè)省(區(qū)、市)出臺(tái)了氫能產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展規(guī)劃。
2021年11月，我國首個(gè)萬噸級(jí)光伏綠氫示范項(xiàng)目——中國石化新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目啟動(dòng)建設(shè)。該項(xiàng)目將全部采用光伏和風(fēng)電等可再生能源發(fā)電制氫，制氫規(guī)模達(dá)到每年2萬噸;2022年8月，內(nèi)蒙古在鄂爾多斯市舉行風(fēng)光制氫一體化示范項(xiàng)目集中開工儀式。該示范項(xiàng)目投產(chǎn)后，每年可生產(chǎn)綠氫7.2萬噸，將廣泛應(yīng)用于重卡汽車燃料、化工、生物醫(yī)藥、冶金原料等方面;2022年9月，通遼市人民政府、中國投資協(xié)會(huì)、中國天楹股份有限公司達(dá)成戰(zhàn)略合作，計(jì)劃在“十四五”期間共同打造通遼千萬千瓦級(jí)風(fēng)光儲(chǔ)氫氨一體化零碳產(chǎn)業(yè)園，其中包括風(fēng)力發(fā)電6吉瓦、光伏發(fā)電4吉瓦，重力儲(chǔ)能2吉瓦時(shí)，綠氫產(chǎn)能5萬噸/年，綠氨產(chǎn)能30萬噸/年。
此外，河北沽源風(fēng)電制氫、寧夏寶豐光伏制氫、安徽六安兆瓦級(jí)氫能示范電站等多個(gè)綠氫示范項(xiàng)目也相繼亮相。
“氫儲(chǔ)能可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期、跨季節(jié)、大規(guī)模和跨空間儲(chǔ)存，其功率和能量可分開配置，功率和容量可獨(dú)立優(yōu)化，儲(chǔ)電和發(fā)電過程無須分時(shí)操作。氫儲(chǔ)能在放電時(shí)間(天至數(shù)月)和容量規(guī)模(百吉瓦級(jí)別)上也具有優(yōu)勢(shì)，可滿足數(shù)天、數(shù)月乃至更長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能需求。”中國電科院技術(shù)戰(zhàn)略中心主任閆華光指出。
為電力系統(tǒng)提供重要支撐
多位業(yè)內(nèi)人士表示，氫能將為新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建發(fā)揮重要作用。
某環(huán)境與能源研究院人士指出，新型電力系統(tǒng)的本質(zhì)特征是可再生能源裝機(jī)容量和發(fā)電出力比重大幅提升。“而可再生能源，尤其是風(fēng)電和光伏的時(shí)段波動(dòng)性將對(duì)儲(chǔ)能容量和長(zhǎng)周期性(比如跨季節(jié))儲(chǔ)能提出更高要求。電轉(zhuǎn)氫有望成為長(zhǎng)周期、大規(guī)模儲(chǔ)能的解決方案，因?yàn)殡娊馑茪浜螅軌虿捎枚喾N方式儲(chǔ)存，或摻混到天然氣管網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)‘電網(wǎng)——氣網(wǎng)’融合，通過氣網(wǎng)儲(chǔ)存較大的冗余，消納電網(wǎng)輸送不了的電。”
上述研究院人士表示，在電力供給不足的季節(jié)或時(shí)段，摻氫天然氣或者純氫采用燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池以及質(zhì)子交換膜燃料電池等技術(shù)發(fā)電，可實(shí)現(xiàn)氣網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的補(bǔ)充。
氫能作為清潔低碳、靈活高效的二次能源，可在促進(jìn)新能源高比例消納、保障電力電量供需平衡等方面發(fā)揮重要作用。
閆華光認(rèn)為，氫能能解決未來新型電力系統(tǒng)面臨的多個(gè)問題，例如，可再生能源大規(guī)模消納的問題、長(zhǎng)時(shí)間尺度跨季節(jié)電力供需不平衡的問題、靈活性調(diào)節(jié)能力不足的問題，以及多種能源難以互聯(lián)互通和互補(bǔ)高效利用的問題。
“在源側(cè)，通過風(fēng)光可再生能源就地制氫、傳統(tǒng)電源與氫能耦合等場(chǎng)景，可促進(jìn)可再生能源高效消納，平衡新能源出力功率波動(dòng)，提升并網(wǎng)友好性，支撐大規(guī)模可再生能源外送。傳統(tǒng)煤電耦合新能源、氫能，將有效提升煤電靈活性和清潔低碳水平，促進(jìn)傳統(tǒng)煤電綠色可持續(xù)發(fā)展。”閆華光分析，在電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模新能源匯集、負(fù)荷密集接入、調(diào)峰調(diào)頻困難和電壓支撐能力不足的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)合理布局氫儲(chǔ)能電站，可實(shí)現(xiàn)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、事故備用、爬坡等多種功能，提高電力系統(tǒng)安全性、可靠性、靈活性。此外，在負(fù)荷側(cè)，通過氫能熱電聯(lián)產(chǎn)、分布式電制氫加氫站等場(chǎng)景，氫能可參與電網(wǎng)輔助服務(wù)，同時(shí)支撐分布式供能系統(tǒng)建設(shè)，發(fā)揮電、氣、熱、冷、氫等不同能源系統(tǒng)的耦合互補(bǔ)效應(yīng)，推動(dòng)綜合能源服務(wù)發(fā)展，提升終端能源效率和綜合供能可靠性。
經(jīng)濟(jì)性偏低是主要障礙
“與其他可再生能源相比，氫能發(fā)電的優(yōu)勢(shì)是不需要依托儲(chǔ)能、抽蓄等手段才能克服間歇性和不穩(wěn)定，并且可以通過綠電和綠氫的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)全過程綠色低碳。但目前存在的主要問題還是經(jīng)濟(jì)性偏低。”中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院戰(zhàn)略所所長(zhǎng)院振剛指出，目前，風(fēng)、光等可再生能源的發(fā)電成本降低，氫轉(zhuǎn)電、電轉(zhuǎn)氫的效率也尚有一定的提升空間。
“受技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等因素的影響，氫能在新型電力系統(tǒng)中的應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)：一是缺少電氫耦合的激勵(lì)政策、市場(chǎng)機(jī)制與規(guī)劃;二是氫能裝備及核心關(guān)鍵技術(shù)有待突破;三是綠氫生產(chǎn)成本較高;四是電氫耦合標(biāo)準(zhǔn)體系有待完善。”閆華光指出。
閆華光建議，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)氫能與電力系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃，開展跨行業(yè)、跨學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)，培育電氫耦合聯(lián)合科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，完善電氫耦合標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)電氫耦合全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)成熟度分析，打造典型精品示范工程，完善可再生能源制氫市場(chǎng)化機(jī)制，健全氫儲(chǔ)能參與電力輔助服務(wù)的價(jià)格機(jī)制，探索氫儲(chǔ)能直接參與電力市場(chǎng)交易。
在技術(shù)方面，前述某環(huán)境與能源研究院人士建議，提高電解水制氫裝備對(duì)可再生能源時(shí)段波動(dòng)性的響應(yīng)能力，降低制氫裝備成本，提高制氫轉(zhuǎn)換效率。
“但從國際上看，目前我國在質(zhì)子交換膜制氫、燃料電池關(guān)鍵材料和核心零部件以及氫能的多元利用方面仍處于起步和全面追趕的階段。”院振剛說。
