氢电耦合快速升温

文 | 本报实习记者  杨梓

近日，浙江宁波慈溪氢电耦合直流微网示范工程开工。据悉，该示范工程是国家电网公司首个氢能相关的国家重点研发计划配套项目，也是宁波市氢能产业发展重点项目，计划今年12月具备投运条件。投运后，每日可满足慈溪滨海经济开发区10辆氢能燃料电池大巴加氢、50辆纯电动汽车直流快充需求。

近年来，氢电耦合越来越热。业内人士认为，未来氢能与电能的深度耦合将成为一种重要的储能方式。

应用前景广阔

氢电耦合直流微网是指氢能和电能能够互相转化、高效协同的能源网络，在用电低谷时利用清洁能源制氢存储，在用电高峰时再通过氢燃料电池发电，实现电网削峰填谷。该示范工程将电、氢、热等能源网络中的生产、存储、消费等环节互联互通，实现多种能源的协同转化与调配，形成以电为中心的电氢热耦合能源互联网示范。

据了解，除宁波外，目前国网浙江电力还在杭州、丽水、台州等地开展了基于工业园区、产业基地、农村、海岛等的氢电耦合多场景示范与应用，覆盖了氢电耦合主要应用场景。

“氢比较适合于长时间的能量存储，其存储特性与电化学储能互补，有助于在新型电力系统中实现对能源长周期性波动的调节。宁波氢电耦合示范工程既有电化学储能也有氢储能，通过风电、光伏等波动性电源来制取氢气，既可以平抑新能源出力的波动，也可以与电化学储能配合，相当于在源荷之间加了一个很强的缓冲器，能实现波动性电源和不确定性负荷之间的全时间尺度平衡。”国网浙江电科院氢能专家章雷其表示，随着新能源渗透率的快速提高，氢电耦合成为实现高比例新能源电力系统稳定运行的一种重要方式。

据全球能源互联网组织预测，到2050年，我国电制氢规模将达到5000万吨，折合电能约30000亿千瓦时。佛山环境与能源研究院副院长王子缘表示：“氢能跨时段、跨季节的调节周期长、储能容量大，在可再生能源丰富的区域，可以依托高效电解水制氢、氢储能技术实现规模化、稳定的可再生能源消纳、能源转换、储存与控制，并通过燃料电池技术为基础发电调峰。”

业内人士指出，氢电耦合是实现100%可再生能源消纳、100%零碳电力供给的重要手段。在供给侧，以电网为平台，通过氢能和可再生能源耦合运行，可以促进可再生能源就地或并网消纳；在消费侧，氢在交通、化工、钢铁、半导体等领域有着广泛的应用前景，可有效减少消费侧碳排放。

可有效解决车端用能问题

“与交通网的融合是氢电耦合的一大特色。事实上，该项目是电、氢、热、车4个元素耦合的一个中压直流微网，车是其中很重要的一个元素。氢电耦合系统制出的氢气，主要就是用在氢燃料电池汽车上面。”国网宁波供电公司互联网办公室专职叶夏明介绍，未来，随着大量充电-加氢一体化综合能源站的建成，电网和交通网将进一步深入融合。

数据显示，2020年我国交通领域碳排放量达9.3亿吨，占全国终端碳排放量的15%。而在整个交通领域中，道路交通碳排放量的占比为90%。不过，值得注意的是，随着交通领域新能源化转型的推进，补能的便捷性极大影响着新能源汽车的发展。目前，氢燃料电池乘用车尚未大规模普及，电动汽车的快速补能需求也受制于技术水平。

在王子缘看来，氢电耦合可有效缓解新能源汽车用能问题。“当前，氢电耦合可与传统电网深度融合协作。一方面，保障国家示范城市群鼓励的车用绿氢供应，让氢燃料电池汽车用上低成本氢源；另一方面，可结合地方新能源渗透情况、地方用能特征及电网特性等，与交通网络深度协同，解决区域内燃料电池汽车等新能源车辆高峰时段用能紧张和路面堵塞等问题，或将成为交通调峰的一个重要手段。”

氢能基础设施薄弱成掣肘

目前，慈溪滨海经济开发区已入驻绿动、博氢等氢能相关高新企业，以燃料电池、制储氢装备和氢能应用装备为重点布局方向。不过，记者了解到，目前我国氢电耦合产业仍处于起步阶段，还面临着成本、技术、基础设施等多方面的挑战。与完善的电力基础设施相比，氢能相关基础设施较为薄弱，也制约了氢电耦合的发展。

叶夏明表示，氢电转换设备的效率直接影响着整套系统。“用在氢燃料电池汽车上面可能没有明显影响，但如果是在电网中充当储能电池，其转换效率就会非常重要，所以对电网来说也是个新挑战。”

“技术方面，仍需重点关注先进电解槽技术及装备、高安全高效储氢技术及装备，以及高适配性氢电耦合微网技术等；政策方面，需要加快突破能源用制氢项目不能进化工园区的政策壁垒。”王子缘认为。

在王子缘看来，氢电耦合需要结合区域资源禀赋和应用场景，因地制宜、以示范促技术迭代进步为切入点，逐步形成区域内氢电耦合的闭环生态链条，不能仅局限于车辆应用，还要通盘考虑地方实际。“比如在光伏和煤化工资源丰富的西北地区，可以创新探索氢电耦合+绿色化工的应用场景闭环，以较为合适的商业模式实现可再生能源消纳与降碳。此外，还需重点关注隔墙售电，加快探索多元化商业模式。”