隨著可再生能源的快速發(fā)展，光伏及風電成為能源變革的主力軍，隨著技術(shù)創(chuàng)新和進步，光伏上網(wǎng)電價逐步降低，風電成本持續(xù)下降，可再生能源利用將大幅提高。
然而，不可忽視的是，可再生能源的產(chǎn)出具有明顯的不穩(wěn)定特征，此外，棄光棄風等問題也正在凸顯。“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”迫在眉睫，氫能與電能的深度耦合才能支撐更高份額可再生能源電力的發(fā)展。
氫能與電能同屬二次能源，更容易耦合電能、熱能、燃料等多種能源并與電能一起建立互聯(lián)互通的現(xiàn)代能源網(wǎng)絡(luò)。開展可再生能源制氫利用，可將豐水期富余水電、負荷低谷時段富余風電、午間富余光伏發(fā)電等可再生能源電力轉(zhuǎn)化為氫能并存儲，促進可再生能源主動參與電網(wǎng)調(diào)峰，提升新能源利用效率。
氫電耦合是實現(xiàn)100%可再生能源消納、100%零碳電力供給的重要手段。其在新能源消納、能量轉(zhuǎn)換與存儲、穩(wěn)定控制等方面體現(xiàn)出優(yōu)勢，或?qū)⒃谝孕履茉礊橹黧w的新型電力系統(tǒng)中扮演不可或缺的角色。
氫電耦合就是利用電網(wǎng)谷電、清潔能源制氫存儲，在用電高峰時再通過氫燃料電池發(fā)電，實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷。
氫電耦合示意圖
有資料顯示，氫電耦合還可實現(xiàn)清潔高效分布式供能，打造以電為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)。通過構(gòu)建分布式電源-氫耦合清潔供能系統(tǒng)，利用分布式電源制取氫氣，通過燃料電池進行熱電聯(lián)供，在風光資源不足時，持續(xù)向用戶供電，解決無電區(qū)域供電困難的問題，滿足用戶多種用能需求。發(fā)展充電-加氫一體化綜合能源站，促進電網(wǎng)與交通網(wǎng)的深度融合，構(gòu)建電氫融合的零碳交通網(wǎng)。以氫能綜合利用為基礎(chǔ)，進一步開展電制甲烷、電制甲醇、電制氨，加強電網(wǎng)與氣網(wǎng)的緊密聯(lián)系，促進更多行業(yè)實現(xiàn)間接電能替代。隨著新能源滲透率提高，長時間尺度（如季節(jié)性）的源荷不平衡問題將越來越突出，而氫能是實現(xiàn)大規(guī)模、長周期儲能的最佳途徑之一。氫及衍生氣體的能量存儲規(guī)模從百千瓦到吉瓦，存儲時間從小時到季，存儲特性與電化學儲能互補。從成本看，規(guī)模化儲氫比電池儲電的成本低一個數(shù)量級。氫電耦合對于“碳中和”場景下實現(xiàn)全時段能量平衡具有重要意義，可以顯著提高電網(wǎng)運行的彈性。氫燃料電池汽車是對傳統(tǒng)電動汽車的重要補充，電網(wǎng)公司可發(fā)展充電—加氫一體化綜合能源站，拓展業(yè)務(wù)范圍，促進電網(wǎng)與交通網(wǎng)的深度融合，構(gòu)建電氫融合的零碳交通網(wǎng)。以氫能綜合利用為基礎(chǔ)，進一步開展電制甲烷、電制甲醇、電制氨，加強電網(wǎng)與氣網(wǎng)的緊密聯(lián)系，促進更多行業(yè)實現(xiàn)電能替代。從長遠來看，用氫需求將在未來逐漸擴大，在電力調(diào)峰領(lǐng)域，氫能利用更將普及。我國近兩年已在“氫電耦合”方面有諸多嘗試。
近日，寧波慈溪氫電耦合直流微網(wǎng)示范工程開工，這是國家電網(wǎng)公司首個氫能相關(guān)的國家重點研發(fā)計劃配套項目，將集成氫能與電池混合儲能等多個國內(nèi)首臺套成果，預(yù)計達到國際領(lǐng)先水平。該示范工程是浙江省“十四五”新型電力系統(tǒng)建設(shè)試點示范、寧波市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點項目。投運后，每日可滿足慈溪濱海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)10輛氫能燃料電池大巴加氫、50輛純電動汽車直流快充需求。去年10月18日,“杭州亞運低碳氫電耦合應(yīng)用示范項目”在杭州錢塘區(qū)正式啟動，這也是全國首個融合柔性直流、氫電耦合、多能互補的“零碳”綠色園區(qū)，建成后預(yù)計一年可減少碳排放860噸。通過多能互補的一系列能量“組合拳”，園區(qū)的單位產(chǎn)值能耗可下降約22%，每天需要的大電網(wǎng)負荷從6400KW減少1030KW到5010KW。根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)組織的估計，到2050年中國電制氫的規(guī)模將達到5000萬噸，折合電能約為30000億千瓦時，約為2019年全國用電量的40%，發(fā)展空間巨大。在“力爭2030年前碳達峰、努力爭取在2060年前碳中和”的背景與目標下，電氫系統(tǒng)將在未來能源系統(tǒng)中扮演重要的角色。
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