風(fēng)、光、氫綠色低碳新能源體系

 

　　儲(chǔ)能是指通過(guò)介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲(chǔ)起來(lái)，在需要時(shí)釋放的過(guò)程。廣義的儲(chǔ)能包括所有能源的儲(chǔ)存。我們所說(shuō)的“儲(chǔ)能”主要是狹義的對(duì)電能的儲(chǔ)存，是針對(duì)可再生能源的不穩(wěn)定而言的，通過(guò)將儲(chǔ)能設(shè)施與風(fēng)、光集成，當(dāng)發(fā)電量太多時(shí)為儲(chǔ)能設(shè)備充電平抑波峰，發(fā)電量不足時(shí)再由儲(chǔ)能設(shè)備把電能釋放出來(lái)。通過(guò)這種方式將風(fēng)光發(fā)電的“靠天吃飯”變成“靈活可控”。

 

　　儲(chǔ)能有多種類(lèi)型，目前主流儲(chǔ)能方式是抽水蓄能和電池儲(chǔ)能。抽水蓄能必須在靠近水源的地方，對(duì)地理位置和水資源條件要求較高；電池儲(chǔ)能適用于小功率、短周期、分布式儲(chǔ)能。這兩種方式都有較大的局限性，難以與可再生能源的規(guī)模化和永續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)相匹配。從氫儲(chǔ)能與其他儲(chǔ)能的比較來(lái)看，電化學(xué)儲(chǔ)能的容量是兆瓦級(jí)(MW)，儲(chǔ)能時(shí)間1天以?xún)?nèi)；抽水蓄能容量是吉瓦級(jí)(GW)，儲(chǔ)能時(shí)間1周~1個(gè)月；氫儲(chǔ)能的容量是太瓦級(jí)(TW)，時(shí)間可達(dá)到1年以上。氫儲(chǔ)能可跨區(qū)域、長(zhǎng)距離儲(chǔ)能。在能量轉(zhuǎn)換方面，氫能可轉(zhuǎn)換為電能、熱能、化學(xué)能等多種形式的能源，兼具安全性、靈活性和規(guī)模性特質(zhì)，在能量維度、時(shí)間維度、空間維度上均具有突出優(yōu)勢(shì)。

 

　　氫儲(chǔ)能是以氫氣為介質(zhì)，利用電力和氫的互變性實(shí)現(xiàn)可再生能源高效儲(chǔ)存及利用的技術(shù)。該技術(shù)用于調(diào)峰調(diào)頻、電網(wǎng)削峰填谷、用戶(hù)冷熱電氣聯(lián)供、微電網(wǎng)等諸多場(chǎng)景。氫儲(chǔ)能既能儲(chǔ)電，又可以?xún)?chǔ)氫及其衍生物（如氨、甲醇等）。利用電解水制氫氣，用氫氣作為中間載體，能上網(wǎng)的電接入電網(wǎng)，不能上網(wǎng)的電用于生產(chǎn)氫氣。當(dāng)電力輸出不足時(shí)，用儲(chǔ)存的氫氣發(fā)電向電網(wǎng)供電，富余的氫氣存儲(chǔ)起來(lái)或轉(zhuǎn)化為甲醇、氨氣等化學(xué)衍生物，為交通、建筑和工業(yè)等終端部門(mén)提供動(dòng)力燃料和化工原料。

 

　　在“十四五”規(guī)劃綱要中，氫能與儲(chǔ)能被列為前瞻謀劃的六大未來(lái)產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)自2019年開(kāi)始嘗試氫儲(chǔ)能，目前已經(jīng)開(kāi)展多個(gè)氫儲(chǔ)能項(xiàng)目。隨著氫燃料電池和電解槽技術(shù)逐漸成熟，氫儲(chǔ)能憑借規(guī)模大、周期長(zhǎng)、可跨區(qū)域儲(chǔ)能等優(yōu)勢(shì)，成為“可再生能源+儲(chǔ)能”的重要發(fā)展方向，氫儲(chǔ)能項(xiàng)目正在全國(guó)“悄然開(kāi)花”。但是，目前我國(guó)氫儲(chǔ)能發(fā)展仍處于商業(yè)化初期階段，氫儲(chǔ)能的造價(jià)還處于高位，氫儲(chǔ)能的應(yīng)用整體上缺乏經(jīng)濟(jì)性。創(chuàng)新發(fā)展氫儲(chǔ)能技術(shù)，進(jìn)一步拓展氫儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景，構(gòu)建電氫融合能源體系，是氫儲(chǔ)能突破成本掣肘的關(guān)鍵。

 

　　推動(dòng)多能源互聯(lián)互濟(jì)與源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同，是未來(lái)新能源體系的一個(gè)發(fā)展方向。筆者認(rèn)為，電氫融合能夠有機(jī)結(jié)合電能與氫能優(yōu)勢(shì)特性，是解決“雙碳”問(wèn)題的重要路徑，而氫能作為連接多種不同能源形式的橋梁，未來(lái)將與電力系統(tǒng)產(chǎn)生更多的耦合關(guān)系，進(jìn)一步推動(dòng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)。

 

　　而面對(duì)氫能在新型電力系統(tǒng)中的應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)的情況，研究者們也在積極出謀劃策。例如，針對(duì)我國(guó)能源資源與能源需求空間分布不均衡、產(chǎn)能與用能錯(cuò)位的情況，我們建議針對(duì)新能源大基地建設(shè)，鼓勵(lì)就近消納，優(yōu)先發(fā)展制氫產(chǎn)業(yè)；利用西電東送，在靠近負(fù)荷中心的地方制氫，就地儲(chǔ)存，就地利用；就地利用與大規(guī)模、長(zhǎng)距離儲(chǔ)運(yùn)相結(jié)合，集中式與分布式并舉，保障整體資源的優(yōu)化配置。針對(duì)“綠氫”的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)成本較高的問(wèn)題，降低綠電價(jià)格是降低“綠氫”成本最有效的手段，應(yīng)鼓勵(lì)發(fā)展風(fēng)光微網(wǎng)或離網(wǎng)直接制氫，減少過(guò)網(wǎng)費(fèi)、直交流和高低壓變換環(huán)節(jié)，低成本高效率制取“綠氫”；新能源配送應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有的傳輸系統(tǒng)，以降低新型電力系統(tǒng)的投資與運(yùn)行成本。

 

　　《光明日?qǐng)?bào)》　　作者：于冠一 朱 麗（分別系天津大學(xué)國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)、APEC可持續(xù)能源中心副教授；天津大學(xué)國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)副主任，APEC可持續(xù)能源中心主任、教授）