風、光、氫綠色低碳新能源體系

 

　　儲能是指通過介質或設備把能量存儲起來，在需要時釋放的過程。廣義的儲能包括所有能源的儲存。我們所說的“儲能”主要是狹義的對電能的儲存，是針對可再生能源的不穩(wěn)定而言的，通過將儲能設施與風、光集成，當發(fā)電量太多時為儲能設備充電平抑波峰，發(fā)電量不足時再由儲能設備把電能釋放出來。通過這種方式將風光發(fā)電的“靠天吃飯”變成“靈活可控”。

 

　　儲能有多種類型，目前主流儲能方式是抽水蓄能和電池儲能。抽水蓄能必須在靠近水源的地方，對地理位置和水資源條件要求較高；電池儲能適用于小功率、短周期、分布式儲能。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)展的產業(yè)生態(tài)相匹配。從氫儲能與其他儲能的比較來看，電化學儲能的容量是兆瓦級(MW)，儲能時間1天以內；抽水蓄能容量是吉瓦級(GW)，儲能時間1周~1個月；氫儲能的容量是太瓦級(TW)，時間可達到1年以上。氫儲能可跨區(qū)域、長距離儲能。在能量轉換方面，氫能可轉換為電能、熱能、化學能等多種形式的能源，兼具安全性、靈活性和規(guī)模性特質，在能量維度、時間維度、空間維度上均具有突出優(yōu)勢。

 

　　氫儲能是以氫氣為介質，利用電力和氫的互變性實現可再生能源高效儲存及利用的技術。該技術用于調峰調頻、電網削峰填谷、用戶冷熱電氣聯供、微電網等諸多場景。氫儲能既能儲電，又可以儲氫及其衍生物（如氨、甲醇等）。利用電解水制氫氣，用氫氣作為中間載體，能上網的電接入電網，不能上網的電用于生產氫氣。當電力輸出不足時，用儲存的氫氣發(fā)電向電網供電，富余的氫氣存儲起來或轉化為甲醇、氨氣等化學衍生物，為交通、建筑和工業(yè)等終端部門提供動力燃料和化工原料。

 

　　在“十四五”規(guī)劃綱要中，氫能與儲能被列為前瞻謀劃的六大未來產業(yè)之一。我國自2019年開始嘗試氫儲能，目前已經開展多個氫儲能項目。隨著氫燃料電池和電解槽技術逐漸成熟，氫儲能憑借規(guī)模大、周期長、可跨區(qū)域儲能等優(yōu)勢，成為“可再生能源+儲能”的重要發(fā)展方向，氫儲能項目正在全國“悄然開花”。但是，目前我國氫儲能發(fā)展仍處于商業(yè)化初期階段，氫儲能的造價還處于高位，氫儲能的應用整體上缺乏經濟性。創(chuàng)新發(fā)展氫儲能技術，進一步拓展氫儲能應用場景，構建電氫融合能源體系，是氫儲能突破成本掣肘的關鍵。

 

　　推動多能源互聯互濟與源網荷儲協同，是未來新能源體系的一個發(fā)展方向。筆者認為，電氫融合能夠有機結合電能與氫能優(yōu)勢特性，是解決“雙碳”問題的重要路徑，而氫能作為連接多種不同能源形式的橋梁，未來將與電力系統(tǒng)產生更多的耦合關系，進一步推動新型電力系統(tǒng)建設。

 

　　而面對氫能在新型電力系統(tǒng)中的應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)的情況，研究者們也在積極出謀劃策。例如，針對我國能源資源與能源需求空間分布不均衡、產能與用能錯位的情況，我們建議針對新能源大基地建設，鼓勵就近消納，優(yōu)先發(fā)展制氫產業(yè)；利用西電東送，在靠近負荷中心的地方制氫，就地儲存，就地利用；就地利用與大規(guī)模、長距離儲運相結合，集中式與分布式并舉，保障整體資源的優(yōu)化配置。針對“綠氫”的生產和儲運成本較高的問題，降低綠電價格是降低“綠氫”成本最有效的手段，應鼓勵發(fā)展風光微網或離網直接制氫，減少過網費、直交流和高低壓變換環(huán)節(jié)，低成本高效率制取“綠氫”；新能源配送應盡可能利用現有的傳輸系統(tǒng)，以降低新型電力系統(tǒng)的投資與運行成本。

 

　　《光明日報》　　作者：于冠一 朱 麗（分別系天津大學國家儲能技術產教融合創(chuàng)新平臺、APEC可持續(xù)能源中心副教授；天津大學國家儲能技術產教融合創(chuàng)新平臺副主任，APEC可持續(xù)能源中心主任、教授）