為充分發揮氫能助力能源綠色低碳轉型、支撐實現碳達峰碳中和目標的重要作用,源端通過可再生能源電解水制取清潔低碳氫已經成為行業共識,用戶端電能和氫能的互補協同應用也成為能源利用的重要途徑之一。未來,氫能與電能的發展將緊密相關、協調互補,氫電耦合系統正成為重要發展趨勢。
應用場景多元 科學構建是關鍵
根據氫能和電能生產、儲存、輸送、使用的多個環節,氫電耦合系統可組合為三大類典型耦合應用場景。
一是可再生能源電解水制氫及就近綜合利用耦合場景。其一在可再生能源資源豐富且當地氫能需求較大地區,設立可再生能源電解水制氫專區,制取的氫作為原料或者燃料就近利用,應用場景包括石化、化工、交通、電力等應用,例如,張家口近年來大力發展可再生能源制氫,在北京冬奧會期間為交通用氫提供保障。其二用戶端氫電互補應用耦合場景,即通過氫能和電能的協同支撐,滿足用戶多樣化、低成本、高可靠性用能需求,例如,山東省正在牽頭開展的“氫進萬家”科技示范項目。
二是氫儲能場景,即在可再生能源資源豐富且電網大規模、長周期、靈活性調節需求較大地區,設立可再生能源電解水制氫專區,結合氫能存儲和氫能發電技術,通過電-氫-電的轉換技術,發揮氫能長周期、大容量儲能優勢。
三是能源遠距離運輸耦合場景,即針對可再生能源豐富地區和氫能需求端逆向分布的特點,綜合論證輸電與輸氫的技術經濟性,實現新能源發電與氫能需求匹配的場景。這既包括在可再生能源資源豐富地區設立制氫專區,采用氫能輸運技術,滿足遠端用戶側用氫需求的場景;也包括將可再生能源發電遠距離輸到用戶側,通過用戶側電解水制氫,滿足遠端用戶側多元化用氫和用電等能源需求。
科學構建氫電耦合系統是實現氫能和電能協調互補優勢的關鍵。需結合用戶需求,統籌資源條件和基礎設施情況,深入系統開展技術經濟論證,因地制宜推進工程實踐。
一是將氫電耦合系統發展與能源綠色低碳發展目標相結合。堅持目標導向,將是否有利于推動綠色低碳發展作為發展氫電耦合系統的目標和檢驗標準,從是否有利于節能、減排、提效、減碳的角度分析論證發展氫電系統的必要性。
二是將氫電耦合系統發展與能源布局和區域協調發展相結合。以滿足能源需求為導向,將氫電耦合系統發展與地方能源布局和不同區域協調互濟發展相結合,因地制宜,宜電則電、宜氫則氫、氫電協同,為解決能源供給和需求的逆向分配矛盾提供新的解決方案。
三是將氫電耦合系統發展與科技創新能力相結合。氫能作為戰略性新興產業,尚有很多技術裝備難題需要攻關,在產業布局過程中,需要持續提升科技自立自強能力,科學判斷氫電耦合系統關鍵技術裝備的自主化水平和攻關能力,避免將國內市場變為國外技術裝備的試驗場。
四是將氫電耦合系統發展與可持續發展能力相結合。堅持系統思維,將定性分析和定量分析相結合,統籌氫能制儲輸運和電能發輸配用全鏈條,算好氫電耦合系統的綜合賬、長遠賬和經濟賬,以安全、經濟為基礎,推進氫電耦合系統穩步持續健康發展。
推進氫能和電能協同有序發展
當前,我國氫能產業仍處于起步期,能源轉型將加快氫能技術和產業的發展步伐。在這個過程中,氫電耦合系統的發展路徑將不斷演化,并向著多元化方向發展。對此,提出以下四方面建議:
一是科學研究,明確發展路線。建議進一步以國家氫能規劃為綱領和指引,深入研究我國氫能產業發展的路線圖,尤其是將氫電耦合系統納入氫能發展全局進行部署,構建促進氫電耦合系統科學發展的產業體系,制定更加詳細的技術和經濟指標目標,分階段、有序推動氫能和電能產業協同發展。
二是標準先行,健全標準體系。建議盡快構建滿足氫電耦合系統發展的相關標準體系,健全規劃設計、建設運行、驗收評價、經濟分析等全過程標準,逐步解決標準滯后問題,夯實技術基礎,推進國標、行標、團標協同發展,并依托典型工程開展先進標準應用和示范。
三是穩慎有序,推動試點示范。加強國家級-省級-項目級規劃的統籌銜接,以系統思維對具體問題進行具體分析。建議在全國氫能資源豐富、應用場景明確、基礎設施較好的地區先行先試,以需求牽引帶動可再生能源電解水制氫規模化、低成本發展,示范開展技術創新、模式創新,為全國的政策、法規、模式等的制定提供樣板和借鑒。
四是超前部署,推動技術攻關。圍繞制約氫電耦合系統發展的具體問題超前部署、集中攻關,提高可再生能源電解水制氫、燃料電池、摻氫燃機、大規模儲氫、長距離輸氫等技術裝備水平;運用系統思維破解發展問題,提升系統規劃設計能力,從技術研發、裝備制造、系統優化、協同控制的全流程進行攻關,提高生產能力和生產效率。
6月20日,第四代吉利醇氫電動轎車交車儀式在張家口市民廣場舉行,首批36輛醇氫電動轎車正式交付,主要應用于當地出租車行業。據了解,張家口市大力鼓勵出租車經營者自愿更換電動出租車。目前,全市電動出租車保有量達1137輛,位居全省前列。 近年來,張家口市鞏固國家公交都市建設示范城市創建成果,加快構建綠色交通體系,推進新能源在城市公交、出租車和配送領域的推廣使用,不斷優化城市綠色出行環境,推動交通結構綠色低碳轉型。 筆者在張家口市橋西區展覽館公交站看到,一輛輛車牌上印有“F”標識的氫燃料電池公交車從身邊駛過,成為一道亮麗風景線。“目前,全市擁有綠色能源公交車2050輛,占公交車輛總數的90.4%,主城區綠色能源公交車輛占比100%。”張家口市交通運輸局相關負責人介紹,該市已投運氫燃料電池公交車444輛,位居全國首位。 該市不斷豐富氫能交通應用場景,氫燃料電池重卡已應用于當地煤炭運輸服務以及建筑垃圾倒運領域。目前,該市有氫燃料電池提供動力的物流車725輛、牽引車3輛、倉柵車40輛。“動力系統由本地企業生產制造,具有快速加氫、功率高、續航里程長等優勢。”張家口億華通動力科技有限公司品牌部負責人李靖介紹,氫燃料電池重卡每加滿一次燃料...