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綠色氫能推動(dòng)新型能源體系建設(shè)!

發(fā)布日期:2024-11-26 10:20:59 來(lái)源:免責(zé)聲明:所載內(nèi)容來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng),微信公眾號(hào)等公開(kāi)渠道,我們對(duì)文中觀點(diǎn)持中立態(tài)度,本文僅供參考、交流。轉(zhuǎn)載的稿件版權(quán)歸原作者和機(jī)構(gòu)所有,如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。

氫能是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分,是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向,也是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體,具有綠色低碳、來(lái)源豐富、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn),是構(gòu)建新型能源體系的紐帶和基石。


今年政府工作報(bào)告提出“深入推進(jìn)能源革命,控制化石能源消費(fèi),加快建設(shè)新型能源體系”,圍繞任務(wù)目標(biāo),我國(guó)對(duì)氫能行業(yè)的支持力度不斷加大。氫能行業(yè)以綠色氫能推動(dòng)新型能源體系建設(shè),助力加快我國(guó)發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型。


電氫耦合支撐新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行


“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下,我國(guó)進(jìn)入了構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的發(fā)展階段,氫能作為一種高效的清潔能源載體,儲(chǔ)運(yùn)形式靈活多樣,具有跨季節(jié)、跨區(qū)域和大規(guī)模存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì),在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中將發(fā)揮重要作用。


當(dāng)前,新型電力系統(tǒng)建設(shè)面臨的最大挑戰(zhàn)是新能源高比例接入電網(wǎng)后,間歇性、波動(dòng)性等先天缺陷與用電負(fù)荷剛性需求之間的矛盾。通過(guò)電氫耦合協(xié)同發(fā)展,可以解決因新能源波動(dòng)帶來(lái)的功率平衡變難、系統(tǒng)調(diào)控復(fù)雜、電能質(zhì)量受損、穩(wěn)定裕度減少等問(wèn)題,保證新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。


電氫耦合技術(shù)是將氫能和電能相互轉(zhuǎn)化、高效協(xié)同的能源網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以就地消納風(fēng)光水電等清潔能源,用以制氫或生產(chǎn)氫基能源,再把制成的氫能和氫基能源通過(guò)管道或其他方式輸送給用戶。


西南石油大學(xué)碳中和首席科學(xué)家雷憲章認(rèn)為,新能源電力的輸送與消納要形成以電網(wǎng)為主、氫能為輔的電氫耦合協(xié)同模式,形成綠色安全供應(yīng)和消費(fèi)模式。固體氧化物燃料電池是能源轉(zhuǎn)型的核心抓手,要通過(guò)新技術(shù)的研發(fā),實(shí)現(xiàn)化石能源的低碳、零碳替代。


明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司氫能研發(fā)中心系統(tǒng)開(kāi)發(fā)部副部長(zhǎng)張超表示,構(gòu)建電氫社會(huì)、實(shí)現(xiàn)氫電融合及天然氣摻氫,是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)不健康、電網(wǎng)建設(shè)速度滯后、天然氣消費(fèi)用量大等主要矛盾的解決方案。當(dāng)前綠電成本持續(xù)降低、氫儲(chǔ)能前景廣闊,可再生能源制氫迎來(lái)重要的發(fā)展機(jī)遇,但也面臨離網(wǎng)制氫這一巨大挑戰(zhàn)。


綠電轉(zhuǎn)化助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)


2023年,我國(guó)電力行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型持續(xù)推進(jìn),新能源發(fā)展實(shí)現(xiàn)“三連跳”。全國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電合計(jì)裝機(jī)規(guī)模從2022年底的7.6億千瓦,連續(xù)突破8億、9億、10億千瓦大關(guān),于2023年底達(dá)到10.5億千瓦,占總裝機(jī)容量比重的36%,比上年提高6.4個(gè)百分點(diǎn)。其中,并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模從2022年底的3.9億千瓦,提高到2023年底的6.1億千瓦。新型電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)入加速轉(zhuǎn)型期,呈現(xiàn)出新能源逐步成為發(fā)電量增量主體、分布式智能電網(wǎng)支撐作用越發(fā)凸顯、靈活調(diào)節(jié)和響應(yīng)能力提升、滿足系統(tǒng)內(nèi)平衡調(diào)節(jié)需求的特點(diǎn)。


北京英博新能源有限公司產(chǎn)品總監(jiān)李琦表示,隨著新能源裝機(jī)規(guī)模擴(kuò)大,電力系統(tǒng)呈現(xiàn)“雙高(高比例可再生能源接入、高比例電力電子裝備)”特性,不利于電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行,要解決這個(gè)問(wèn)題,需要政策推動(dòng)綠電直供及離網(wǎng)制氫模式。


氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的終極目標(biāo)是構(gòu)建以綠氫為主體的氫能體系。當(dāng)前,影響綠氫規(guī)?;a(chǎn)及應(yīng)用的關(guān)鍵因素是成本太高。只有降低成本,才能推動(dòng)綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。


氫集能源屬性和產(chǎn)業(yè)屬性于一體,可轉(zhuǎn)化為100多種化學(xué)產(chǎn)品。綠電轉(zhuǎn)化是指將綠色電能轉(zhuǎn)化為氫能,或者以綠氫為原料轉(zhuǎn)化為其他化學(xué)產(chǎn)品。綠電轉(zhuǎn)化是降低碳排放、構(gòu)建碳中和社會(huì)的大勢(shì)所趨,正得到高度重視。


國(guó)內(nèi)外紛紛布局二氧化碳加氫制高附加值化學(xué)品技術(shù)。比如,冰島國(guó)際碳循環(huán)公司(CRI)研發(fā)出二氧化碳加氫合成甲醇工藝。大連化物所研發(fā)出“液態(tài)陽(yáng)光”(利用新能源電解水制備綠氫,并將二氧化碳加氫合成甲醇等液體燃料)技術(shù)。清華大學(xué)研發(fā)出一步法利用二氧化碳加氫制碳8~碳12相航煤技術(shù),粗航煤經(jīng)加氫改質(zhì)成為合格航煤產(chǎn)品,轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90%,目前已完成百噸級(jí)小試。


國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司工程技術(shù)部副主任杜逸云表示,綠電轉(zhuǎn)化不是一個(gè)單一產(chǎn)業(yè),需要能源行業(yè)、化工行業(yè)共同參與推進(jìn)行業(yè)發(fā)展。綠電轉(zhuǎn)化主要包括氫能轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè),其發(fā)展遵循儲(chǔ)能邏輯、碳稅邏輯、提質(zhì)邏輯和能源安全邏輯四個(gè)基本邏輯。綠電轉(zhuǎn)化有助于以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)。新型電力系統(tǒng)主要有三個(gè)表現(xiàn)。一是突破電網(wǎng)消納限制。通過(guò)大規(guī)模就地消納,將間歇性、波動(dòng)性的風(fēng)光資源轉(zhuǎn)化為可存儲(chǔ)、可轉(zhuǎn)移的氨醇等氫基燃料,突破了電網(wǎng)消納限制,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)光更加靈活高效的應(yīng)用,可大幅提高新能源比例。二是提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過(guò)“弱”連接與電網(wǎng)相連,綠電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的制氫功率隨風(fēng)光出力同步變化,系統(tǒng)中的儲(chǔ)能、智能控制系統(tǒng)進(jìn)一步平滑風(fēng)光曲線,從而大大減少了新能源對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊。三是降低全社會(huì)用電成本。通過(guò)就地消納和平滑風(fēng)光曲線,減少了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行所需的輔助服務(wù)。


滿足經(jīng)濟(jì)性、可靠性及規(guī)?;l(fā)展需求


作為應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的重要載體,綠氫在化工、鋼鐵、交通、發(fā)電四大領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展?jié)摿薮蟆D壳?,投建投產(chǎn)綠氫項(xiàng)目的企業(yè)也越來(lái)越多。綠氫相關(guān)企業(yè)如何滿足經(jīng)濟(jì)性、可靠性及規(guī)?;l(fā)展的需求?


中船(邯鄲)派瑞氫能科技有限公司副總經(jīng)理薛賀來(lái)表示,全球氫能已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展新階段,大功率、高效率、低成本、長(zhǎng)壽命是制氫設(shè)備的主要發(fā)展趨勢(shì),未來(lái)要實(shí)現(xiàn)模塊化、組合式、自適應(yīng)的多臺(tái)(套)聯(lián)動(dòng)綠氫系統(tǒng)。


三一重工工程車輛事業(yè)部研究院副院長(zhǎng)朱偉強(qiáng)表示,我國(guó)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)正處于示范運(yùn)營(yíng)階段,正在進(jìn)入規(guī)?;虡I(yè)化初期階段,燃料電池工程車輛需要高功率、高集成、高可靠、高性價(jià)比、寬溫域,行業(yè)發(fā)展需要實(shí)現(xiàn)規(guī)模降本、政策支持、加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、挖掘更便宜的氫氣資源。


清華大學(xué)教授王保國(guó)表示,當(dāng)前亟須發(fā)展高效率、低成本電解水制氫技術(shù),提升新能源消納能力;亟須突破關(guān)鍵材料規(guī)模制備技術(shù),提升新能源消納能力,高導(dǎo)電率、高阻氣性、高穩(wěn)定性的堿性離子膜是主要挑戰(zhàn)。


中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、博士生導(dǎo)師謝秀娟表示,我國(guó)液氫產(chǎn)能不到北美的3%,產(chǎn)業(yè)潛力巨大,但設(shè)備成本、運(yùn)行成本及加注成本居高不下是“卡脖子”問(wèn)題。對(duì)于液氫工廠來(lái)說(shuō),需要打通設(shè)備、EPC承包及各地審批等整個(gè)鏈條。經(jīng)過(guò)多年努力,已突破了高速氦透平膨脹劑、低漏率鋁板翅式換熱器等技術(shù)壁壘。


上海氫楓能源技術(shù)有限公司研發(fā)總監(jiān)姜方表示,我國(guó)制氫加氫一體站面臨審批流程復(fù)雜、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失、氫氣來(lái)源難以保證及運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性差的問(wèn)題,各地政策“松綁”將為制氫加氫一體站發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。


近年來(lái)我國(guó)天然氣管網(wǎng)基本建成,實(shí)現(xiàn)了天然氣干線管道的互聯(lián)互通;若在天然氣中摻入一定比例的氫氣以組成摻氫天然氣,通過(guò)天然氣管網(wǎng)將摻氫天然氣輸送至終端用戶,或直接利用、或提氫后分別單獨(dú)使用,將大幅提升氫能的時(shí)空調(diào)配規(guī)模與效率,實(shí)質(zhì)性推動(dòng)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。


上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心副主任、教授鄒建新表示,氫氣存儲(chǔ)與運(yùn)輸技術(shù)是氫能各應(yīng)用場(chǎng)景的共性難點(diǎn)。國(guó)家電投集團(tuán)中央研究院資深研究員崔崇表示,我國(guó)已有15個(gè)省市在氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中明確提到開(kāi)展天然氣摻氫技術(shù)布局。利用天然氣管道可以實(shí)現(xiàn)氫氣的長(zhǎng)距離、大規(guī)模、低成本輸送消納,當(dāng)前天然氣摻氫輸送存在氫損傷和加速失效問(wèn)題,在應(yīng)用示范方面也存在政策問(wèn)題、安全問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題和商業(yè)模式問(wèn)題。他建議,盡快出臺(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),解決綠氫企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益率不高的問(wèn)題,并推動(dòng)建立碳稅、碳交易體系。


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