2023年3月25日,國家重點研發項目固態氫能發電并網率先在廣州和昆明同時實現,這是我國首次將光伏發電制成固態氫能應用于電力系統。
作為可再生二次能源,氫能具有清潔低碳且可存儲的特征,在消納可再生能源、電網調峰等應用場景潛力巨大。有分析認為,氫能在未來能源系統中的比重將顯著增加。
加快綠色低碳發展,讓我國能源產業正在經歷一輪新的變革。近日,在中國能源研究會與自然資源保護協會(NRDC)合辦的“新型電力系統沙龍”研討會上,中國能源研究會能源政策研究室主任林衛斌告訴新京報記者,“碳達峰之后,隨著碳約束的加強,氫能在新型電力系統中將有很大的發揮空間。”
目前各地方政府累計發布70余項涉氫政策
去年3月,國家發改委和能源局聯合印發的《氫能產業發展中長期規劃》明確了氫能產業的“三大定位”,即未來國家能源體系的重要組成部分、用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體、戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。
《氫能產業發展中長期規劃》發布三個月后,河北唐山就出臺了氫能產業發展的實施方案,其中提出力爭到2025年,建成加氫站30座,氫燃料電池汽車運營數量力爭達到2500輛,氫能產業營業收入達到200億元。
各地積極響應能源體系改革號召,開始探討“雙碳”目標下氫能產業高質量發展思路。2023年4月1日,我國第七個國家級新區“涇河新城”與多家企業集中簽訂合作協議,項目涵蓋了氫能應用技術研發、氫能產業高端裝備智能制造、氫燃料電池生產、加氫站建設等氫能領域,總投資達18.69億元。
毫無疑問,作為我國加快能源轉型升級、培育經濟新增長點的重要戰略選擇,氫能“炙手可熱”。
一個星期前,首屆京津冀氫能盛會在北京舉辦,科學技術部高新技術司能源與交通處處長問斌稱,“經過多年發展,我國在氫能技術與產業發展方面積累了良好的發展基礎。”
據他介紹,在示范應用方面,我國開展了氫能典型場景示范應用,初步打通了氫能的“制-儲-輸-用”全產業鏈。在產業規劃方面,截至目前,各地方政府累計發布了70余項涉氫的政策,構建了涵蓋科技創新、應用示范、基礎設施、產業布局等各個環節的政策體系。
實際上,氫能作為新興的能源形態,目前在傳統電力系統中占比還比較小。在林衛斌看來,為實現“雙碳”目標,電力結構將從以化石能源為主轉向新能源占比逐漸提高,最終新能源將占據主體地位。在這個過程中,電力系統的整體形態、組織方式、交易方式都在發生系統性變革,關鍵產業的技術路徑選擇十分重要。
“目前資本市場和地方都在關注并布局氫能,所以需要對氫能的發展前景、技術前景和應用場景進行深入探討。”林衛斌說。
“氫氨路線”或為碳中和帶來新機遇
除了氫外,還有氨。氨是天然的儲氫介質,便于安全運輸,解決了氫能安全存儲和運輸的難題。因此,有專家指出,“氫氨路線”成為目前推動氫能發展的熱點之一。上海電機學院教授張華認為,“氫氨+新能源”是應對氣候變化、實現碳中和的一個可行路徑。
他告訴記者,為解決新型電力系統中可再生能源發電與用電負荷不匹配的問題,電網需要儲能,特別是要有長時儲能的技術解決方案。目前成熟的抽水蓄能和電化學技術,在充分發展的前提下,可以滿足短時儲能的需求,而對于長時間、季節性、大規模的儲能需求,氫氨是一個可行的技術方向。
在未來能源系統中,氫氨的應用前景主要有兩個方面:其一在交通領域,氫氨作為燃料為使用混合動力系統的交通工具提供電能;其二在電力領域,氫氨作為燃料和儲能,為電網提供調峰、調頻、慣量等服務。
從產業技術發展進步的角度來看,最大挑戰來自于效率和經濟性。
“目前在交通領域,氫氨與柴油的pk時機已經到來,氫氨與柴油相比具有成本競爭力;但在電力領域,氫氨應用尚處于示范探索階段,成本競爭力不足,因此與煤的pk時機尚未成熟。”張華說。
參考光伏的發展路徑,在政策推動下,得到資本市場的青睞,實現規模化后,光伏成本大幅下降。張華認為,氫氨經濟的發展路徑也可以具有類似特點。
他也提到,能源技術在未來10年到30年突破性的進步,或將為新型電力系統提供更多選擇。
氫能需要更長時間的成熟過程
我國新型電力系統的愿景明確,但技術路徑存在多種可能性,沒有明晰的發展路徑。其中,新型電力系統也正面臨著生產力和生產關系等多方面變化。
國網能源研究院副總工程師兼企業戰略研究所所長馬莉介紹,在生產力方面,電源結構、調節電源、電網形態都在發生變化。例如,在調節電源上,系統調節資源從目前的常規電源調節,拓寬到需求側的靈活性調節資源,以應對極端氣候變化帶來的長周期靈活性挑戰。
而在生產關系方面,市場主體、運行方式和價值導向也發生著變化。電動汽車、分布式、負荷聚合等主體正在進入市場;運行方式從計劃走向市場,用合理的價格信號激發市場主體活力;電力系統的價值導向從傳統的更多考慮安全、經濟,轉向兼顧外部環境的碳約束等。
“在我國新型電力系統建設過程中,能否跨越天然氣直接轉向氫氨作為過渡能源,目前看來從技術和經濟方面都有待發展,需要重點關注。”華北電力大學教授董軍說。
以煤電轉型為例,董軍認為,對于煤電轉型問題,不能單獨考慮煤電,需要放在電力系統中,綜合考慮煤電與新能源、水電、核電、儲能和需求側資源,通過系統運行模擬分析不同電源的定位,提出煤電的轉型路徑。
此外,她也指出,我國不同省份情況差異很大,要考慮不同省份的特點,并考慮和其他省份或區域的送受電關系,研究煤電轉型路徑。
一位抽水蓄能的研究者告訴記者,結合未來發展方向,氫能可能需要更長時間的成熟過程,氫能側重于長周期調節,且固定投資低、可變成本高,與抽蓄具有很好的互補特性。(新京報)
評論