中國儲能網訊：今年9月，中共國家能源局黨組在《人民日報》發(fā)表《以能源轉型發(fā)展支撐中國式現代化》的署名文章中，提出要推動終端能源消費轉型由電能替代為主向電、氫、氨等多元清潔替代轉變，推動主要用能領域成為能源轉型的重要引擎。隨著高比例新能源不斷融入電網，對電力系統(tǒng)的靈活性提出了更高的要求，需要優(yōu)化能源并網策略，確保新能源的有效利用。
電氫氨協(xié)同是指在新型電力系統(tǒng)中綜合利用電力、氫能和氨的特性，以實現能源的高效、清潔和可持續(xù)利用，是清潔能源發(fā)展的前瞻性和戰(zhàn)略性發(fā)展方向。新能源不僅能夠順利并入電網，還能夠轉化為氫、氨等清潔能源產品，以滿足終端消費的需求。這樣的轉變將減少對傳統(tǒng)大電網輸配系統(tǒng)的依賴，降低新型電力系統(tǒng)的復雜性，同時提高能源利用的靈活性和效率。
為解決“三棄”和氫能儲運
提供有效途徑
電氫協(xié)同已成為大勢所趨，通過集成氫能的制取、儲存、發(fā)電以及加氫等環(huán)節(jié)，氫電耦合技術能夠靈活轉換“綠電”與“綠氫”，從而有效解決新能源發(fā)電存在的隨機性、季節(jié)性波動問題，有效解決棄風棄光棄水。此外，儲氫技術也被視為未來大規(guī)模儲能的重要方式，可應用于建筑熱電聯供、微網可靠電源以及移動基站備用電源等多個領域。然而氫能的大規(guī)模應用面臨技術和安全挑戰(zhàn)，如高壓儲運成本高和易燃易爆風險。氨是一種零碳化合物，能量密度是液氫的1.5倍。氨在常壓下零下33攝氏度或室溫下1兆帕即可液化，常壓下較氫液化溫度高220攝氏度，是富氫載體和良好的儲氫介質，且易于運輸。結合電力、氫能和氨的特性，有望構建一個互補性強、穩(wěn)定性高的能源網絡。氨的雙重角色——儲氫介質和廉價零碳燃料，預示著電氫氨結合有望成為我國實現碳達峰和碳中和目標的關鍵路徑。
為重點用能行業(yè)能源轉型
提供創(chuàng)新解決方案
在發(fā)電領域，特別是在煤電行業(yè)中，通過摻氨燃燒技術，可以在不更換鍋爐設備的情況下，實現燃煤電廠的低碳轉型。如中國神華廣東臺山電廠60萬千瓦燃煤發(fā)電機組成功實施了摻氨燃燒試驗，實現了摻氨比例高達35%的平穩(wěn)運行。此外，安徽省能源集團與合肥綜合性國家科學中心能源研究院合作，在30萬千瓦燃煤機組上實現了10%~35%摻氨比例的平穩(wěn)運行。在交通領域，電氫氨均可有潛力作為船舶和重型運輸車輛的燃料降低碳排放，也可為混合動力系統(tǒng)提供燃料。在合成氨生產方面，氨是制造肥料和化工產品的關鍵原料，通過電氫氨協(xié)同，利用可再生能源電解水制氫，再合成氨，可以減少對化石燃料的依賴，降低生產過程中的碳排放。
電氫氨協(xié)同技術路徑
仍面臨較大挑戰(zhàn)
電氫氨協(xié)同的技術路徑關鍵在于利用綠電電解水制氫，通過綠電經由空分裝置生產氮氣，氫氣和氮氣通過合成氨工藝生產出綠色合成氨，之后高效分解氨氣制取氫氣。電力、氫能和氨在能源系統(tǒng)中相互補充，形成閉環(huán)。電力直接供應終端用戶，或轉換為氫能儲存和運輸；氫能作為能源載體，支持間歇性的電力供應和季節(jié)性能源需求；氨則作為氫的儲存和運輸介質，同時也可以作為化工原料或燃料使用。這種協(xié)同作用增強了能源系統(tǒng)的靈活性和可靠性。但這項技術也有諸多挑戰(zhàn)，首先，我國氫能應用場景尚不夠豐富，綠氨產業(yè)也存在技術成熟度不高、技術經濟性不強的問題。目前，我國氫能應用主要集中在工業(yè)原料和能源兩大領域。其中，工業(yè)原料占主導地位，而能源領域的應用尚處于起步階段。綠氨的生產成本相對較高，且在儲運、應用等環(huán)節(jié)的技術尚需進一步優(yōu)化和突破。其次，可再生能源電解水制氫合成氨設計與運行存在挑戰(zhàn)，需要突破適應可再生能源波動特性的大規(guī)模電解水制氫合成氨系統(tǒng)的集成與調控關鍵技術、優(yōu)化氨制氫技術以及安全高效氫氨儲運路線。此外，電解水制氫合成氨系統(tǒng)需要考慮多物理耦合的模塊化集成和集群動態(tài)控制技術，以及全系統(tǒng)協(xié)同控制技術，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。全方位安全防護與市場運營機制的建立也是關鍵挑戰(zhàn)之一。因此，需要系統(tǒng)性研究和技術創(chuàng)新，以推動電氫氨協(xié)同的應用和發(fā)展。
相關意見建議
建議加強頂層設計，將電氫氨協(xié)同納入國家能源電力規(guī)劃，從保障國家能源安全角度，制定中長期電氫氨發(fā)展規(guī)劃和產業(yè)化路線圖，以指導和促進電氫氨協(xié)同技術的產業(yè)化進程。
建議加大研發(fā)投入，推動全產業(yè)鏈技術創(chuàng)新和示范項目建設。在棄風棄光棄水集中的西北、華北、西南等地區(qū)，探索和發(fā)展可再生能源光解/電解水制氫耦合合成氨技術，建設大型綠氫綠氨基地，推動全產業(yè)鏈技術創(chuàng)新，建設示范項目，培育市場需求，加快制定相應安全標準和規(guī)范。
建議建設液氨管道輸運網絡，實現“西氨東輸”，滿足東部、南部對電氫氨新能源的迫切需求?？紤]與現有天然氣管道的協(xié)同，以及與“西氣東輸”等國家重大能源工程的對接。
電氫氨協(xié)同技術的發(fā)展和應用，將促進新型電力系統(tǒng)向更加綠色和可持續(xù)的方向發(fā)展。通過技術創(chuàng)新和產業(yè)升級，電氫氨協(xié)同技術有望在更廣泛的領域得到應用，為我國能源結構的優(yōu)化和產業(yè)的綠色發(fā)展提供強大動力。
（作者單位：國網能源研究院有限公司）
