近日，浙江寧波慈溪氫電耦合直流微網示范工程開工。據悉，該示范工程是國家電網公司首個氫能相關的國家重點研發(fā)計劃配套項目，也是寧波市氫能產業(yè)發(fā)展重點項目，計劃今年12月具備投運條件。投運后，每日可滿足慈溪濱海經濟開發(fā)區(qū)10輛氫能燃料電池大巴加氫、50輛純電動汽車直流快充需求。

近年來，氫電耦合越來越熱。業(yè)內人士認為，未來氫能與電能的深度耦合將成為一種重要的儲能方式。

應用前景廣闊

氫電耦合直流微網是指氫能和電能能夠互相轉化、高效協同的能源網絡，在用電低谷時利用清潔能源制氫存儲，在用電高峰時再通過氫燃料電池發(fā)電，實現電網削峰填谷。該示范工程將電、氫、熱等能源網絡中的生產、存儲、消費等環(huán)節(jié)互聯互通，實現多種能源的協同轉化與調配，形成以電為中心的電氫熱耦合能源互聯網示范。

據了解，除寧波外，目前國網浙江電力還在杭州、麗水、臺州等地開展了基于工業(yè)園區(qū)、產業(yè)基地、農村、海島等的氫電耦合多場景示范與應用，覆蓋了氫電耦合主要應用場景。

“氫比較適合于長時間的能量存儲，其存儲特性與電化學儲能互補，有助于在新型電力系統中實現對能源長周期性波動的調節(jié)。寧波氫電耦合示范工程既有電化學儲能也有氫儲能，通過風電、光伏等波動性電源來制取氫氣，既可以平抑新能源出力的波動，也可以與電化學儲能配合，相當于在源荷之間加了一個很強的緩沖器，能實現波動性電源和不確定性負荷之間的全時間尺度平衡。”國網浙江電科院氫能專家章雷其表示，隨著新能源滲透率的快速提高，氫電耦合成為實現高比例新能源電力系統穩(wěn)定運行的一種重要方式。

據全球能源互聯網組織預測，到2050年，我國電制氫規(guī)模將達到5000萬噸，折合電能約30000億千瓦時。佛山環(huán)境與能源研究院副院長王子緣表示：“氫能跨時段、跨季節(jié)的調節(jié)周期長、儲能容量大，在可再生能源豐富的區(qū)域，可以依托高效電解水制氫、氫儲能技術實現規(guī)模化、穩(wěn)定的可再生能源消納、能源轉換、儲存與控制，并通過燃料電池技術為基礎發(fā)電調峰。”

業(yè)內人士指出，氫電耦合是實現100%可再生能源消納、100%零碳電力供給的重要手段。在供給側，以電網為平臺，通過氫能和可再生能源耦合運行，可以促進可再生能源就地或并網消納；在消費側，氫在交通、化工、鋼鐵、半導體等領域有著廣泛的應用前景，可有效減少消費側碳排放。

可有效解決車端用能問題

“與交通網的融合是氫電耦合的一大特色。事實上，該項目是電、氫、熱、車4個元素耦合的一個中壓直流微網，車是其中很重要的一個元素。氫電耦合系統制出的氫氣，主要就是用在氫燃料電池汽車上面。”國網寧波供電公司互聯網辦公室專職葉夏明介紹，未來，隨著大量充電-加氫一體化綜合能源站的建成，電網和交通網將進一步深入融合。

數據顯示，2020年我國交通領域碳排放量達9.3億噸，占全國終端碳排放量的15%。而在整個交通領域中，道路交通碳排放量的占比為90%。不過，值得注意的是，隨著交通領域新能源化轉型的推進，補能的便捷性極大影響著新能源汽車的發(fā)展。目前，氫燃料電池乘用車尚未大規(guī)模普及，電動汽車的快速補能需求也受制于技術水平。

在王子緣看來，氫電耦合可有效緩解新能源汽車用能問題。“當前，氫電耦合可與傳統電網深度融合協作。一方面，保障國家示范城市群鼓勵的車用綠氫供應，讓氫燃料電池汽車用上低成本氫源；另一方面，可結合地方新能源滲透情況、地方用能特征及電網特性等，與交通網絡深度協同，解決區(qū)域內燃料電池汽車等新能源車輛高峰時段用能緊張和路面堵塞等問題，或將成為交通調峰的一個重要手段。”

氫能基礎設施薄弱成掣肘

目前，慈溪濱海經濟開發(fā)區(qū)已入駐綠動、博氫等氫能相關高新企業(yè)，以燃料電池、制儲氫裝備和氫能應用裝備為重點布局方向。不過，記者了解到，目前我國氫電耦合產業(yè)仍處于起步階段，還面臨著成本、技術、基礎設施等多方面的挑戰(zhàn)。與完善的電力基礎設施相比，氫能相關基礎設施較為薄弱，也制約了氫電耦合的發(fā)展。

葉夏明表示，氫電轉換設備的效率直接影響著整套系統。“用在氫燃料電池汽車上面可能沒有明顯影響，但如果是在電網中充當儲能電池，其轉換效率就會非常重要，所以對電網來說也是個新挑戰(zhàn)。”

“技術方面，仍需重點關注先進電解槽技術及裝備、高安全高效儲氫技術及裝備，以及高適配性氫電耦合微網技術等；政策方面，需要加快突破能源用制氫項目不能進化工園區(qū)的政策壁壘。”王子緣認為。

在王子緣看來，氫電耦合需要結合區(qū)域資源稟賦和應用場景，因地制宜、以示范促技術迭代進步為切入點，逐步形成區(qū)域內氫電耦合的閉環(huán)生態(tài)鏈條，不能僅局限于車輛應用，還要通盤考慮地方實際。“比如在光伏和煤化工資源豐富的西北地區(qū)，可以創(chuàng)新探索氫電耦合+綠色化工的應用場景閉環(huán)，以較為合適的商業(yè)模式實現可再生能源消納與降碳。此外，還需重點關注隔墻售電，加快探索多元化商業(yè)模式。”