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氫能作為一種二次能源，是綠色環(huán)保的，但不一定是在生產(chǎn)端。目前，超過96%的氫氣來自碳基化合物（如煤氣化、天然氣裂解、甲醇重整等），在生產(chǎn)過程中會釋放出大量的二氧化碳。以這種方式產(chǎn)生的氫能稱為灰氫。只有利用風(fēng)能、光能等可再生能源生產(chǎn)的綠氫才能實現(xiàn)零碳排放。正是通過綠氫，電才能與氫耦合。
氫電耦合是未來氫能應(yīng)用的主要方向之一。據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)組織測算，到2060年，中國電力制氫規(guī)模將達到6000萬噸，折合約3.6萬億千瓦時，將占2019年全國用電量的50%。
對于電網(wǎng)來說，氫能的兩大功能值得關(guān)注。一方面，氫能可以吸收脫碳電能，增加電網(wǎng)的靈活性；另一方面，氫能可以減少對化石能源的依賴，幫助交通、工業(yè)、建筑等難以深度脫碳的領(lǐng)域，幫助電力行業(yè)實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型。
高彈性電網(wǎng)
“雙碳”目標(biāo)對能源體制提出了根本性改革要求，以新能源為主體的新電力體制將在這一進程中發(fā)揮重要作用。
目前，在浙江，光伏發(fā)電已超過水電，成為浙江第二大電源。到2025年，浙江計劃新能源裝機3700萬千瓦，比2020年增長近100%。
隨著新能源普及率的快速提高，電網(wǎng)的形態(tài)和運行特性將發(fā)生變化，電力電子特性將逐漸凸顯。浙江電網(wǎng)將面臨電力平衡困難、穩(wěn)定控制困難、調(diào)節(jié)能力不足等挑戰(zhàn)，需要新的應(yīng)對策略。
氫電耦合是可選的策略之一。目前，氫電耦合在能量調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換與儲存、能量互聯(lián)等方面已顯示出其優(yōu)越性。
目前，國網(wǎng)浙江電力正在全面推進“高彈性電網(wǎng)”建設(shè)，重點推進氫能等儲能載體與電網(wǎng)的耦合發(fā)展，并通過以下四個方面支持浙江省率先實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
首先，氫電耦合有助于高比例新能源電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
隨著浙江省分布式新能源的快速發(fā)展，電制氫裝置的功率運行范圍越來越廣，與新能源的波動特征相匹配。氫能與新能源的耦合可以有效優(yōu)化新能源多時間尺度的并網(wǎng)特性，提高新能源電力系統(tǒng)高比例運行的穩(wěn)定性和可靠性；同時可以參與系統(tǒng)的深度調(diào)峰和調(diào)頻，提高系統(tǒng)運行的靈活性，促進新能源的消耗。
其次，氫電耦合有利于電能的大規(guī)模、長期儲存。
隨著新能源普及率的提高，長時間尺度（如季節(jié)性）的源荷不平衡問題將越來越突出，氫能是實現(xiàn)大規(guī)模、長期儲能的最佳途徑之一。氫氣及其衍生氣體的儲能規(guī)模從100千瓦到千兆瓦不等，儲能時間從小時到季節(jié)不等。在成本方面，大規(guī)模儲氫的成本比電池儲能低一個數(shù)量級。氫電耦合對于實現(xiàn)碳中性情景下的全時段能量平衡具有重要意義，可以顯著提高電網(wǎng)運行的靈活性。
第三，氫電耦合促進了分布式能源的高效發(fā)展。
燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)具有較高的綜合效率，可以作為電網(wǎng)公司拓展綜合能源業(yè)務(wù)的重要技術(shù)手段。針對海島、邊防等邊遠地區(qū)，構(gòu)建了分布式電氫耦合清潔能源供應(yīng)系統(tǒng)。氫氣由分布式電源產(chǎn)生，而熱電聯(lián)產(chǎn)則由燃料電池進行。在風(fēng)能、太陽能資源不足的情況下，為用戶提供連續(xù)供電，解決無電地區(qū)供電困難的問題，供應(yīng)生活熱水，滿足用戶的各種能源需求。整個過程不產(chǎn)生任何污染，對環(huán)境友好。
第四，氫電耦合有助于構(gòu)建以電力為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)。
氫燃料電池汽車是傳統(tǒng)電動汽車的重要補充。電網(wǎng)公司可以發(fā)展充電加氫一體化能源站，擴大經(jīng)營范圍，推進電網(wǎng)與交通網(wǎng)絡(luò)深度融合，構(gòu)建電氫一體化的零碳交通網(wǎng)絡(luò)。在氫能綜合利用的基礎(chǔ)上，進一步發(fā)展電制甲烷、電制甲醇、電制氨，加強電網(wǎng)與燃氣電網(wǎng)的緊密聯(lián)系，推動更多產(chǎn)業(yè)替代電力。
突出多元化潛力
目前，氫能的應(yīng)用大多集中在道路運輸領(lǐng)域，但事實上，氫能在可再生能源消費、儲能、發(fā)電、建筑等領(lǐng)域潛力巨大。
國網(wǎng)浙江電力一直緊跟氫電耦合系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。2019年，成功申請國家電網(wǎng)公司科技項目“百千瓦級氫利用關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”；2020年，國家重點研發(fā)項目“可離網(wǎng)型風(fēng)/光/氫燃料電池直流互聯(lián)與穩(wěn)定控制技術(shù)”成功立項。目前，國網(wǎng)浙電正以寧波、杭州、麗水、臺州等地的工業(yè)園區(qū)、工業(yè)基地、農(nóng)村和海島為依托，開展氫電耦合多場景示范應(yīng)用。
在寧波，國網(wǎng)浙江電力依托工業(yè)園區(qū)氫電耦合直流微電網(wǎng)示范項目，助力產(chǎn)業(yè)升級。規(guī)模經(jīng)濟是浙江工業(yè)最突出的特點之一。工業(yè)園區(qū)是從塊狀經(jīng)濟向產(chǎn)業(yè)集群轉(zhuǎn)型升級的重要載體。國網(wǎng)浙江電力位于寧波慈溪氫能產(chǎn)業(yè)園，依托產(chǎn)業(yè)園開展氫電耦合直流微網(wǎng)示范工程。該項目是上述“可離網(wǎng)型風(fēng)/光/氫燃料電池直流互聯(lián)與穩(wěn)定控制技術(shù)”的配套示范項目。建設(shè)首個電氫熱車耦合的中壓直流互聯(lián)系統(tǒng)，開發(fā)支持互聯(lián)系統(tǒng)靈活運行的能源管理系統(tǒng)，開發(fā)效率領(lǐng)先的電氫電加熱能量轉(zhuǎn)換裝置，滿足用戶對電、氫、熱、車的需求，滿足各種能源的需求，從清潔能源生產(chǎn)到終端能源消費全過程實現(xiàn)零碳。
在杭州，國網(wǎng)浙江電力依托產(chǎn)業(yè)基地低碳能源示范工程，助力低碳亞運。
結(jié)合2022年杭州亞運會“綠色、智能、節(jié)儉、文明”的理念，國網(wǎng)浙江電力落戶格力園區(qū)，依托產(chǎn)業(yè)基地實施亞運會低碳能源示范工程。該項目擬建設(shè)高效、可靠、穩(wěn)定的電源“可再生能源制氫—氫能儲運—氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供”能源綜合利用系統(tǒng)，形成氫能配套運輸?shù)南冗M工程樣板，建設(shè)領(lǐng)域電能替代和碳減排，提高氫能電加熱綜合能源供應(yīng)的系統(tǒng)集成和工程建設(shè)能力，促進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力低碳亞運。
在麗水，國網(wǎng)浙江電力基于農(nóng)村情景的水、氫、生物質(zhì)近零碳示范項目助力鄉(xiāng)村振興。
結(jié)合浙江省“共同富裕示范區(qū)”建設(shè)目標(biāo)和麗水碳中和試點示范區(qū)建設(shè)要求，國網(wǎng)浙江電力選擇金水縉云建設(shè)國內(nèi)首個基于農(nóng)村場景的電氫生物質(zhì)綜合利用示范工程。該項目將建設(shè)以電力為核心的多能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，實現(xiàn)水電制氫、生物質(zhì)制氣，滿足建筑、交通、工業(yè)等多種能源消費和深度脫碳需求，促進當(dāng)?shù)厥Ｓ嗨娤M和農(nóng)村廢棄物循環(huán)利用，形成電、氫、生物質(zhì)農(nóng)村碳中性樣本，助力鄉(xiāng)村振興。
在臺州，國網(wǎng)浙江電力基于海島情景的氫能綜合利用示范項目助力綠島建設(shè)。
浙江是中國島嶼最多的省份。陸地面積500平方米以上的海島有3061個，約占全國海島總數(shù)的40%。目前，島上居住著100多萬人。海洋綠色經(jīng)濟已成為浙江國民經(jīng)濟的重要組成部分。國網(wǎng)浙江電力選擇臺州大陳島實施國內(nèi)首個基于海島情景的氫能綜合利用示范工程。項目充分利用島內(nèi)豐富的清潔能源制氫，促進島內(nèi)清潔能源消耗和電網(wǎng)潮流優(yōu)化，采用制氫/發(fā)電一體化轉(zhuǎn)換裝置等先進設(shè)備，提高了系統(tǒng)對波動源負荷的適應(yīng)性和安全性，綜合能效提高到72%，實現(xiàn)了清潔可靠的供電、供熱、供氣，形成了一個綠色的孤島。
國網(wǎng)浙江省電力建設(shè)4個氫能示范項目涵蓋了氫電耦合的主要應(yīng)用場景，展現(xiàn)了“雙碳”目標(biāo)下電能與氫能的協(xié)同模式。通過示范項目建設(shè)，建設(shè)中國領(lǐng)先的產(chǎn)學(xué)研科研團隊，重點突破氫能領(lǐng)域的核心技術(shù)和裝備研發(fā)應(yīng)用；并帶動整個制氫產(chǎn)業(yè)鏈儲氫燃料電池能源管控系統(tǒng)的發(fā)展。同時，示范項目的應(yīng)用將為探索氫電耦合商業(yè)模式提供重要平臺，逐步明確氫能利用的市場定位、目標(biāo)客戶群和特點，搶占氫電耦合開發(fā)市場制高點。
未來，國網(wǎng)浙江電力將繼續(xù)在綠色電力制氫、高效儲氫、生物質(zhì)氣生產(chǎn)、高效熱電聯(lián)產(chǎn)、氫能支撐微電網(wǎng)等氫電耦合重點領(lǐng)域開展研究，開發(fā)氫能與電池混合儲能、直流變流器等核心設(shè)備，開發(fā)綜合能源管理系統(tǒng)，協(xié)助氫能關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化開發(fā)。同時，國網(wǎng)浙電將加快推進浙江氫電耦合綜合應(yīng)用“示范”，打破氫能多場景高效綜合利用瓶頸，有效支撐高彈性電網(wǎng)建設(shè)。
