在中國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)聚集地——廣東省佛山市南海區(qū)仙湖氫谷，全國(guó)首個(gè)以氫能研究為主的省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——仙湖實(shí)驗(yàn)室正在牽頭研發(fā)氫氨融合新能源技術(shù)。由于氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的不斷進(jìn)駐、科研基地的持續(xù)擴(kuò)展，仙湖氫谷一年用電量達(dá)409萬(wàn)千瓦時(shí)。

90千米外的廣州南沙小虎島電氫智慧能源站，密布的管網(wǎng)、蓄水罐和儲(chǔ)氣罐、各種壓力表，形成一種簡(jiǎn)約、整潔的工業(yè)之美。一年前，中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司在這里首次實(shí)現(xiàn)了固態(tài)氫能并網(wǎng)發(fā)電，綠電與綠氫靈活轉(zhuǎn)換，標(biāo)志著氫能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用邁入了一個(gè)新的階段。

“雙碳”目標(biāo)提出以來(lái)，氫能產(chǎn)業(yè)被賦予新的歷史使命，未來(lái)將助力實(shí)現(xiàn)工業(yè)、交通、建筑和發(fā)電部門等重點(diǎn)領(lǐng)域的深度脫碳，成為非化石能源有效接替化石能源的關(guān)鍵“助手”。除了提供高效供電服務(wù)，南方電網(wǎng)以科技創(chuàng)新為抓手，持續(xù)探索發(fā)展先進(jìn)高效電解制氫、高安全儲(chǔ)氫、氫能多元化應(yīng)用等，開(kāi)拓電氫協(xié)同研發(fā)新方向，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)協(xié)同發(fā)展，在氫能賽道向“新”求“質(zhì)”。

開(kāi)展電氫協(xié)同技術(shù)研發(fā)布局

在全國(guó)首個(gè)電氫智慧能源站——小虎島電氫智慧能源站，一輛氫能應(yīng)急電源車緩緩?fù)Ｔ诩託錂C(jī)旁，進(jìn)行充氫作業(yè)。這是由南方電網(wǎng)廣東廣州供電局研發(fā)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)基于固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的氫能應(yīng)急電源車。

“氫能應(yīng)急電源車具有環(huán)境友好、供電時(shí)間長(zhǎng)、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，可提供應(yīng)急保供電、不停電檢修等服務(wù)。”廣州供電局電氫協(xié)同技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)技術(shù)專家黃旭銳介紹，氫能應(yīng)急電源車最高額定發(fā)電功率可達(dá)200千瓦，運(yùn)行過(guò)程中排放物只有水，實(shí)現(xiàn)100%綠色低碳用能，目前已成功開(kāi)展了多次現(xiàn)場(chǎng)保供電作業(yè)。此外，應(yīng)用了固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)后，氫能應(yīng)急電源車儲(chǔ)氫壓力僅有3兆帕，是高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫的氫能應(yīng)急電源車的十分之一，安全性大幅提升。

氫能應(yīng)急發(fā)電不但為用戶提供了靈活機(jī)動(dòng)的綠色電力服務(wù)，也是南方電網(wǎng)在電氫協(xié)同領(lǐng)域科技創(chuàng)新的又一次實(shí)踐探索。

電氫協(xié)同互動(dòng)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、助力新型能源體系建設(shè)的新路徑。新能源發(fā)電多的時(shí)候，可以通過(guò)“電—?dú)洹鞭D(zhuǎn)化，制成氫存起來(lái)；等到新能源發(fā)電不足時(shí)，再通過(guò)“氫—電”轉(zhuǎn)化，進(jìn)行電能供應(yīng)。無(wú)論是電解槽，還是燃料電池，都具備啟動(dòng)時(shí)間短、調(diào)節(jié)速率快、調(diào)節(jié)范圍寬的特點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是很好的靈活性調(diào)節(jié)資源。

聚焦氫能在能源電力領(lǐng)域的應(yīng)用，近年來(lái)，南方電網(wǎng)成立氫能源研究中心，開(kāi)展電氫協(xié)同領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)、示范工程建設(shè)、創(chuàng)新平臺(tái)構(gòu)建，一系列科研成果不僅提高了電解水制氫的效率，還為氫能的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

如今，依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，氫能源研究中心正面向用戶的氫、電、熱綜合需求和電網(wǎng)調(diào)峰，開(kāi)展技術(shù)研發(fā)布局和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，做到既能向上主動(dòng)支撐電網(wǎng)，又能向下聯(lián)通用戶，實(shí)現(xiàn)氫熱電聯(lián)供，滿足用戶多樣化的用能需求。“我們希望，該項(xiàng)研究成果和創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景能提高超大型城市電網(wǎng)的靈活調(diào)節(jié)能力，加速推動(dòng)涵蓋‘電—?dú)洹?dòng)的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，為適應(yīng)未來(lái)新能源的接入與消納，以及綠氫的供給提供‘南網(wǎng)方案’。”氫能源研究中心副總經(jīng)理潘軍表示。

加強(qiáng)電氫產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合

近日，廣東省發(fā)展改革委等部門印發(fā)《廣東省加快氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的意見(jiàn)》，提出“大力發(fā)展電解水制氫”“積極開(kāi)展儲(chǔ)能領(lǐng)域示范應(yīng)用”“拓展氫能在發(fā)電領(lǐng)域示范應(yīng)用”。

目前，廣東省氫能產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展水平處于全國(guó)領(lǐng)先地位。南方電網(wǎng)從發(fā)展電解水制氫、探索可再生能源發(fā)電與氫儲(chǔ)能一體化應(yīng)用、保障重點(diǎn)氫能產(chǎn)業(yè)電力供應(yīng)等方面，助力廣東省加快氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，融入和服務(wù)廣東高質(zhì)量發(fā)展。

電解水制氫技術(shù)持續(xù)突破。南方電網(wǎng)牽頭承擔(dān)的“固體氧化物電解水蒸汽制氫系統(tǒng)與電解堆技術(shù)”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，擬攻克大功率、高效率、長(zhǎng)壽命固體氧化物電解池制氫（SOEC）成套技術(shù)，縮小國(guó)內(nèi)SOEC技術(shù)裝備在功率、壽命、集成度方面與國(guó)外的差距，為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。目前，氫能源研究中心已經(jīng)成為在固體氧化物電池（SOC）領(lǐng)域有影響力的科研單位，尤其是在SOC模組、系統(tǒng)集成與控制方面有深厚技術(shù)積累，相關(guān)研究和示范得到SOC領(lǐng)域同行認(rèn)可。

積極探索可再生能源發(fā)電與氫儲(chǔ)能相結(jié)合的應(yīng)用模式。南方電網(wǎng)建成的小虎島電氫智慧能源站，耦合了光伏發(fā)電、電解水制氫、固態(tài)儲(chǔ)氫、燃料電池、兼?zhèn)浼託浜托稓涞仍兀邆潆娋W(wǎng)削峰填谷、儲(chǔ)能發(fā)電、應(yīng)急備用、對(duì)外供氫等功能，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)固態(tài)氫能并網(wǎng)發(fā)電，為可再生能源發(fā)電與氫儲(chǔ)能一體化應(yīng)用提供了“南網(wǎng)范本”。

加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合，推動(dòng)氫能行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。南方電網(wǎng)不斷擴(kuò)大科研“朋友圈”，與國(guó)內(nèi)外多個(gè)頂尖科研院校、研究機(jī)構(gòu)及公司建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，圍繞氫能等領(lǐng)域探索打造一批產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研發(fā)中心。2023年，南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司聯(lián)合高校、研究機(jī)構(gòu)及頭部企業(yè)共同組建“國(guó)家能源電氫協(xié)同低碳技術(shù)研發(fā)中心”，重點(diǎn)圍繞高效電解制氫、高安全儲(chǔ)氫、電氫靈活轉(zhuǎn)換及氫能綜合利用等“卡脖子”問(wèn)題，開(kāi)展核心技術(shù)攻關(guān)、標(biāo)桿示范工程建設(shè)、電氫協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)制定等工作。此外，南方電網(wǎng)以電氫協(xié)同支撐構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的場(chǎng)景需要，帶動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)企業(yè)共同發(fā)展。

實(shí)現(xiàn)氫能“叫好又叫座”

2023年3月，由南方電網(wǎng)云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司主導(dǎo)建設(shè)的氫儲(chǔ)能綜合運(yùn)用示范工程建成投運(yùn)，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)低壓固態(tài)合金儲(chǔ)氫技術(shù)在電網(wǎng)的運(yùn)用。“讓氫氣在低壓常溫狀態(tài)下把能源儲(chǔ)存起來(lái)，即使光伏發(fā)出的電量有波動(dòng)，也不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，這就是我們這個(gè)示范工程的意義。”云南電力科學(xué)研究院氫儲(chǔ)能項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鄭欣介紹。

鄭欣認(rèn)為，可再生能源目前最主要的利用形式是發(fā)電，所以氫能和可再生能源的結(jié)合，必須通過(guò)電網(wǎng)和電力來(lái)實(shí)現(xiàn)。在結(jié)合的過(guò)程中，可再生能源通過(guò)電解水轉(zhuǎn)化為氫，電解水必須能夠和電網(wǎng)、可再生能源實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)互動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)電氫有效互動(dòng)，制氫成本下降、儲(chǔ)氫安全可靠和氫能綜合利用是關(guān)鍵。

如何降低氫能在制作、運(yùn)輸和加氫方面的成本，使氫能“叫好又叫座”？氫能源研究中心技術(shù)總監(jiān)區(qū)定容表示，就氫能發(fā)展的現(xiàn)有階段來(lái)講，要通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)先進(jìn)制氫技術(shù)，來(lái)提高制氫效率、降低成本。加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)分布式制氫加氫站，減少氫氣的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，降低運(yùn)輸成本。氫能終端規(guī)模化應(yīng)用，設(shè)備批量化生產(chǎn)，發(fā)揮規(guī)模化經(jīng)濟(jì)效益都是降低成本的有效方式。

“目前我們已瞄準(zhǔn)細(xì)分方向，加強(qiáng)卡脖子技術(shù)的攻關(guān)，大力推動(dòng)關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化替代。同時(shí)，加強(qiáng)商業(yè)模式的研究，繼續(xù)深挖電網(wǎng)企業(yè)的核心需求場(chǎng)景，圍繞產(chǎn)品裝備、檢測(cè)服務(wù)、投資運(yùn)營(yíng)等方面推動(dòng)產(chǎn)業(yè)孵化，加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。”潘軍表示。