專訪丨雷憲章：電氫協同是新型電力系統發展重要方向
來源：中國能源新聞網 時間：2024-09-25 17:46
電氫協同是新型電力系統發展重要方向
——訪德國國家工程院院士雷憲章
中國能源新聞網記者蘇偉
隨著全球氣候問題日益嚴峻，氫能作為清潔、高效、可再生的新型能源，正受到越來越多的關注。我國《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》的發布，標志著氫能發展正式納入國家發展規劃，進入到全產業鏈協同的系統化全面平衡發展階段。在建設新型電力系統的過程中，如何讓氫能與電力系統深度耦合，讓氫能在新型電力系統保供應、促消納中發揮重要作用？
在9月11日召開的2024（第十一屆）中國電力規劃發展論壇期間，記者帶著這些問題，采訪了在氫能領域深耕多年的德國國家工程院院士、天府永興實驗室首席科學家、西南石油大學教授雷憲章。
中能傳媒：在建設新型電力系統的過程中，很多專家都強調“電氫協同”，何謂電氫協同？電氫協同具備哪些價值潛力。
雷憲章：電氫協同是指在電力系統的運行過程中，通過電解水制氫、氫能儲存與利用等技術手段，實現電力與氫能的協同優化與互補利用。電氫協同不僅涵蓋了電能的轉換、傳輸、分配和利用，還涉及氫能的制取、儲存、運輸和應用等全過程。
新型電力系統的研究與建設面臨氣候變化、技術空白等諸多挑戰，實現源側清潔化、網側靈活化、荷側電氣化是電力能源實現碳達峰的關鍵技術途徑。在新型電力系統中，從“源—網—荷”的視角來看，以電網輸送和消納新能源電力為主,“源—網—荷”各環節生產和利用氫能(包括氫基能源)為輔的電氫耦合協同模式，能夠保證綠色能源安全供應和消費。
新能源發電多的時候，可以通過“電—氫”轉化，制成氫存起來；等到新能源發電不足時，再通過“氫—電”轉化，進行電能供應。以去年為例，如果去年我國的風光棄電能夠全部用于制氫，可以生產64萬噸綠氫，約占全球氫能產量6300萬噸的1%。在氫發電方面，芬蘭推出了世界首套大型100%氫動力的內燃發電機組，利用大型風光基地無法消納的棄電就地制氫，在新能源發電不足時發電，已取得成功。另外，燃煤電站摻氫燃燒發電、燃氣電站摻氫或摻氨（氫基能源）燃燒發電，現在也走進人們的視野、逐漸進入商業化應用。
中能傳媒：新型電力系統面臨的最大挑戰是高比例間歇性和波動性的可再生能源與剛性負荷的矛盾。電氫耦合協調對保證新型電力系統安全穩定能起到什么作用？
雷憲章：新能源發電的波動性、間歇性要求電力系統必須具備靈活性，通過電氫協同發展，可以實現能源生產、儲存、轉化、應用等多層面應用，有效實現平抑新能源波動，支撐新型電力系統建設。
電解水制氫作為柔性負荷，可實現可再生能源大規模消納。氫燃料電池、氫燃機、燃煤或燃氣電站摻氫或摻氨燃燒發電，都可以作為靈活性電源，為高比例新能源電力系統的電力電量平衡和安全穩定運行提供新的調節手段。
除此之外，氫氣和氫基能源可通過管道進行長距離輸送，可以作為特高壓電力輸送的一種有效補充。目前，全國已經有大量的在用管道，長輸管道的量已經超過4200千米，如果能夠用現有的管道進行輸送，可以節省大量的投資，提高基礎設施的利用率。
另外，不同時段的負荷平衡要求不同的儲能技術。氫基能源可與電、熱安全高效地互相轉化，是一種比較理想的跨日、月、季節的長時儲能形式。當以新能源為主體的電源在全時域儲能技術的支撐下，建成穩定電源后，才能逐步淘汰燃煤電廠，實現新型電網的安全穩定運行。
中能傳媒：在電氫協同方面，未來技術創新的重點在哪里？
雷憲章：電氫協同涉及專業學科多，上下游產業鏈長，統一協調難度大。電氫協同涉及電氣、材料、化工、機械、控制等多專業，涉及產業鏈環節多、學科交叉性強，且不同行業不同領域存在多重管轄，多利益主體對電氫協同相關系統及設備在技術指標、控制參數、優化目標等方面有著不同理解和訴求，亟待以標準為紐帶，打破專業行業壁壘，推進行業整體發展。
“雙碳”目標要求下，新能源制氫（綠氫）是未來氫能發展的起始和關鍵環節。新能源電解制氫規模的逐步擴大才能使氫能與電力系統各環節深度耦合。在技術層面，首先要提升綠電制氫的經濟性，加快電解水技術的優化與創新。目前，綠電制氫的各種技術成本居高不下，有的還需要使用貴金屬，并且受國外技術和材料封鎖，這一現狀亟待改變。另外，應加快綠氫儲存與運輸技術的突破，加快氫能應用領域的發展。在政策層面，要建立電-氫協同的機制，特別在基礎設施層面，要促進兩個大的系統更好地優勢互補、協同發展。
責任編輯：余璇
