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各地纷纷布局氢能,备受追捧的“氢”路在何方?

新京报发布时间:2023-04-04 12:17:00

  2023年3月25日,国家重点研发项目固态氢能发电并网率先在广州和昆明同时实现,这是我国首次将光伏发电制成固态氢能应用于电力系统。

  作为可再生二次能源,氢能具有清洁低碳且可存储的特征,在消纳可再生能源、电网调峰等应用场景潜力巨大。有分析认为,氢能在未来能源系统中的比重将显著增加。

  加快绿色低碳发展,让我国能源产业正在经历一轮新的变革。近日,在中国能源研究会与自然资源保护协会(NRDC)合办的“新型电力系统沙龙”研讨会上,中国能源研究会能源政策研究室主任林卫斌告诉新京报记者,“碳达峰之后,随着碳约束的加强,氢能在新型电力系统中将有很大的发挥空间。”

  目前各地方政府累计发布70余项涉氢政策

  去年3月,国家发改委和能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划》明确了氢能产业的“三大定位”,即未来国家能源体系的重要组成部分、用能终端实现绿色低碳转型的重要载体、战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

  《氢能产业发展中长期规划》发布三个月后,河北唐山就出台了氢能产业发展的实施方案,其中提出力争到2025年,建成加氢站30座,氢燃料电池汽车运营数量力争达到2500辆,氢能产业营业收入达到200亿元。

  各地积极响应能源体系改革号召,开始探讨“双碳”目标下氢能产业高质量发展思路。2023年4月1日,我国第七个国家级新区“泾河新城”与多家企业集中签订合作协议,项目涵盖了氢能应用技术研发、氢能产业高端装备智能制造、氢燃料电池生产、加氢站建设等氢能领域,总投资达18.69亿元。

  毫无疑问,作为我国加快能源转型升级、培育经济新增长点的重要战略选择,氢能“炙手可热”。

  一个星期前,首届京津冀氢能盛会在北京举办,科学技术部高新技术司能源与交通处处长问斌称,“经过多年发展,我国在氢能技术与产业发展方面积累了良好的发展基础。”

  据他介绍,在示范应用方面,我国开展了氢能典型场景示范应用,初步打通了氢能的“制-储-输-用”全产业链。在产业规划方面,截至目前,各地方政府累计发布了70余项涉氢的政策,构建了涵盖科技创新、应用示范、基础设施、产业布局等各个环节的政策体系。

  实际上,氢能作为新兴的能源形态,目前在传统电力系统中占比还比较小。在林卫斌看来,为实现“双碳”目标,电力结构将从以化石能源为主转向新能源占比逐渐提高,最终新能源将占据主体地位。在这个过程中,电力系统的整体形态、组织方式、交易方式都在发生系统性变革,关键产业的技术路径选择十分重要。

  “目前资本市场和地方都在关注并布局氢能,所以需要对氢能的发展前景、技术前景和应用场景进行深入探讨。”林卫斌说。

  “氢氨路线”或为碳中和带来新机遇

  除了氢外,还有氨。氨是天然的储氢介质,便于安全运输,解决了氢能安全存储和运输的难题。因此,有专家指出,“氢氨路线”成为目前推动氢能发展的热点之一。上海电机学院教授张华认为,“氢氨+新能源”是应对气候变化、实现碳中和的一个可行路径。

  他告诉记者,为解决新型电力系统中可再生能源发电与用电负荷不匹配的问题,电网需要储能,特别是要有长时储能的技术解决方案。目前成熟的抽水蓄能和电化学技术,在充分发展的前提下,可以满足短时储能的需求,而对于长时间、季节性、大规模的储能需求,氢氨是一个可行的技术方向。

  在未来能源系统中,氢氨的应用前景主要有两个方面:其一在交通领域,氢氨作为燃料为使用混合动力系统的交通工具提供电能;其二在电力领域,氢氨作为燃料和储能,为电网提供调峰、调频、惯量等服务。

  从产业技术发展进步的角度来看,最大挑战来自于效率和经济性。

  “目前在交通领域,氢氨与柴油的pk时机已经到来,氢氨与柴油相比具有成本竞争力;但在电力领域,氢氨应用尚处于示范探索阶段,成本竞争力不足,因此与煤的pk时机尚未成熟。”张华说。

  参考光伏的发展路径,在政策推动下,得到资本市场的青睐,实现规模化后,光伏成本大幅下降。张华认为,氢氨经济的发展路径也可以具有类似特点。

  他也提到,能源技术在未来10年到30年突破性的进步,或将为新型电力系统提供更多选择。

  氢能需要更长时间的成熟过程

  我国新型电力系统的愿景明确,但技术路径存在多种可能性,没有明晰的发展路径。其中,新型电力系统也正面临着生产力和生产关系等多方面变化。

  国网能源研究院副总工程师兼企业战略研究所所长马莉介绍,在生产力方面,电源结构、调节电源、电网形态都在发生变化。例如,在调节电源上,系统调节资源从目前的常规电源调节,拓宽到需求侧的灵活性调节资源,以应对极端气候变化带来的长周期灵活性挑战。

  而在生产关系方面,市场主体、运行方式和价值导向也发生着变化。电动汽车、分布式、负荷聚合等主体正在进入市场;运行方式从计划走向市场,用合理的价格信号激发市场主体活力;电力系统的价值导向从传统的更多考虑安全、经济,转向兼顾外部环境的碳约束等。

  “在我国新型电力系统建设过程中,能否跨越天然气直接转向氢氨作为过渡能源,目前看来从技术和经济方面都有待发展,需要重点关注。”华北电力大学教授董军说。

  以煤电转型为例,董军认为,对于煤电转型问题,不能单独考虑煤电,需要放在电力系统中,综合考虑煤电与新能源、水电、核电、储能和需求侧资源,通过系统运行模拟分析不同电源的定位,提出煤电的转型路径。

  此外,她也指出,我国不同省份情况差异很大,要考虑不同省份的特点,并考虑和其他省份或区域的送受电关系,研究煤电转型路径。

  一位抽水蓄能的研究者告诉记者,结合未来发展方向,氢能可能需要更长时间的成熟过程,氢能侧重于长周期调节,且固定投资低、可变成本高,与抽蓄具有很好的互补特性。(新京报)


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