中國儲能網(wǎng)訊：氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源。有效利用氫能，對推進能源結構轉型有重要意義。國家發(fā)展改革委、國家能源局2022年發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021～2035）》提出，到2035年，形成氫能產(chǎn)業(yè)體系，構建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領域的多元氫能應用生態(tài)。加快推進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是保障國家能源安全的重要戰(zhàn)略選擇。
氫氣按來源劃分主要有三種：灰氫、藍氫、綠氫。其中綠氫是用可再生能源制造的。例如，通過風電、光伏發(fā)電進行電解水制氫，在生產(chǎn)過程中基本沒有碳排放，因此綠氫也被稱為“零碳氫氣”?，F(xiàn)階段，綠氫未能大規(guī)模推廣應用，主要問題在于電解水制氫能源轉化效率低、成本高。對此，國網(wǎng)浙江省電力有限公司已開始探索，并取得一定成果。
能源協(xié)同促進產(chǎn)業(yè)轉型
繼臺州大陳島氫能綜合利用示范工程、麗水縉云水光氫生物質近零碳示范工程、杭州±10千伏柔性直流風光儲氫示范工程投運后，今年6月，寧波慈溪電氫耦合直流微網(wǎng)示范工程通過國家自然科學基金委員會高技術研究發(fā)展中心組織驗收。國網(wǎng)浙江電力開展的基于海島、鄉(xiāng)村、產(chǎn)業(yè)基地、工業(yè)園區(qū)4種場景的電氫耦合多場景示范與應用取得新進展。
10月20日上午，慈溪市濱海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)里，一輛氫能貨運卡車停靠在園區(qū)內的加氫站，不到5分鐘就加注了12千克氫燃料。這些氫燃料可供這輛卡車行駛400千米。加氫站不遠處便是寧波慈溪電氫耦合直流微網(wǎng)示范工程的制氫車間。車間內，2臺電解槽設備正在運行。用可再生能源生產(chǎn)的綠電從設備背面的電極進入電解槽內，將水分解成氫和氧。隨后，氣體從設備另一邊的管道輸出。
寧波慈溪電氫耦合直流微網(wǎng)示范工程是國網(wǎng)浙江電力牽頭的國家重點研發(fā)計劃項目“可離網(wǎng)型風/光/氫燃料電池直流互聯(lián)與穩(wěn)定控制技術”項目的配套項目，源網(wǎng)荷儲要素齊全：“源”主要包括3200千瓦光伏發(fā)電、230千瓦風電以及240千瓦燃料電池；“網(wǎng)”是一套直流系統(tǒng)，包括微網(wǎng)三端口、中壓三端口等交直流轉換和直流變換設備，是電氫耦合轉換的關鍵樞紐；“荷”包括400千瓦制氫和總功率600千瓦的充電樁；“儲”包含3000千瓦/6000千瓦時電化學儲能和7000千瓦時氫儲能。
寧波慈溪電氫耦合直流微網(wǎng)示范工程每年產(chǎn)氫超過60萬標準立方米，消納新能源電量超400萬千瓦時，每日可滿足10輛氫能大巴車充氫需求和50輛電動汽車充電需求。同時，氫能在電網(wǎng)端可以作為儲能起到調峰作用，在發(fā)電側平抑風光發(fā)電上網(wǎng)的波動，加強電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。
自主創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展
2022年，寧波慈溪電氫耦合直流微網(wǎng)示范工程啟動。國網(wǎng)浙江電力統(tǒng)籌各方資源和力量，成立省市縣公司一體的工程聯(lián)合指揮部，組建項目團隊，推進科技攻關和工程建設。
“歷時4年，我們攻克了直流微電網(wǎng)發(fā)展面臨的能量平衡、電氫混合系統(tǒng)安全防護等難題，實現(xiàn)了電氫耦合直流微網(wǎng)的系統(tǒng)性突破。”浙江電力科學研究院高級專家章雷其說。
項目團隊自主研發(fā)了大功率多端口直流變換器和燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)，實現(xiàn)電氫耦合核心設備100%國產(chǎn)化，電氫轉換效率達到世界領先水平。
項目團隊還設計了一套可支撐電氫耦合直流微網(wǎng)并/離網(wǎng)高效可靠運行的能量管理系統(tǒng)。系統(tǒng)內嵌了“電-氫-熱”全景監(jiān)控、功率預測、優(yōu)化調度等模塊，通過分析氫能利用全環(huán)節(jié)的經(jīng)濟性、環(huán)保貢獻指數(shù)等關鍵技術指標，精準辨識能效薄弱環(huán)節(jié)，對電、氫、熱等不同能量形式進行實時調度和最優(yōu)轉化。比如，當光伏發(fā)電出力大于園區(qū)供電負荷時，能量管理系統(tǒng)可以根據(jù)對未來負荷的預測，把富余的光伏發(fā)電、風電功率分配給電解槽和電池儲能，將電能以氫能或者化學能的形式存儲起來，后續(xù)用于電網(wǎng)削峰、燃料電池汽車加氫。
除了綠電、綠氫，高品質熱能也是寧波慈溪電氫耦合直流微網(wǎng)示范工程的特色產(chǎn)品。工程構建了統(tǒng)一的余熱回收系統(tǒng)，充分利用燃料電池發(fā)電、質子交換膜制氫、高頻電力電子設備運行過程中產(chǎn)生的熱能。工程產(chǎn)生的熱能每小時可加熱7000升水，同時滿足所在園區(qū)內總面積約3000平方米建筑的采暖需求，實現(xiàn)區(qū)域電能、熱能的聯(lián)合供應。
示范工程帶動產(chǎn)業(yè)升級
工業(yè)園區(qū)作為能源消費主要集合地，迫切需要構建新型的清潔、低碳、安全、高效的綠色用能服務生態(tài)體系。慈溪濱海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)是浙江省級開發(fā)區(qū)，園區(qū)內風、光等可再生能源資源豐富。多家氫能企業(yè)在此落戶，圍繞車用氫能產(chǎn)業(yè)鏈，重點發(fā)展氫燃料電堆、氫燃料電池系統(tǒng)、氫燃料電池物流車等，打造寧波氫能產(chǎn)業(yè)裝備制造基地。
寧波供電公司正聯(lián)合浙江電科院開展國家電網(wǎng)有限公司第二個氫能方向國家重點研發(fā)計劃項目“緊湊型可再生能源電熱氫聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)模塊關鍵技術”項目，研發(fā)國產(chǎn)化模塊設計、控制、安全防護技術及關鍵設備，力爭全面提升我國氫能利用技術與裝備研制水平，填補我國分布式可再生能源電熱氫聯(lián)產(chǎn)技術空白。
相比于當前項目占地一萬多平方米，在制氫效率基本不變的前提下，“緊湊型可再生能源電熱氫聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)模塊關鍵技術”項目將所有核心設備集成在1個標準集裝箱大小的空間內，占地僅30平方米左右，實現(xiàn)關鍵模塊緊湊化、可拓展、即插即用，且制氫能耗更低，更適用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)、零碳社區(qū)等場景，有利于帶動“制氫-儲氫-燃料電池-能量管控系統(tǒng)”全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
未來，隨著可再生能源裝機規(guī)模的持續(xù)快速增長和新型電力系統(tǒng)加快建設，能源協(xié)同在能源體系中扮演的作用將愈發(fā)顯著。
電氫耦合，未來可期。
