在能源轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期,氫能作為一種清潔高效的可再生能源,正逐步成為我國新型能源體系的重要組成部分。
日前,工業(yè)和信息化部對《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案(征求意見稿)》(以下簡稱《征求意見稿》)公開征求意見。《征求意見稿》提出,適度超前布局氫儲能等超長時儲能技術(shù),鼓勵結(jié)合應(yīng)用需求探索開發(fā)多類型混合儲能技術(shù)。
可實現(xiàn)大規(guī)模、長時間儲存
氫能在推動實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的進(jìn)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
在氫能利用方面,2022年1月,國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提及氫儲能,提出到2025年,氫儲能、熱(冷)儲能等長時間尺度儲能技術(shù)取得突破。
兩個月后,國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》提出,開展氫儲能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場景的示范,探索培育“風(fēng)光發(fā)電+氫儲能”一體化應(yīng)用新模式,以及探索氫儲能直接參與電力市場交易。
國家政策推動下,氫儲能應(yīng)用場景向多個領(lǐng)域拓展。2023年杭州第19屆亞運(yùn)會舉辦期間,在浙江師范大學(xué)(蕭山校區(qū))體育館,為了全力保障手球項目比賽現(xiàn)場用電,國網(wǎng)浙江電力投入氫儲能應(yīng)急電源車,為綠色亞運(yùn)“充電”。
在廣東省廣州市南沙區(qū)小虎島電氫智慧能源站,一輛氫能應(yīng)急電源車緩緩?fù)T诩託錂C(jī)旁加注氫氣。廣州供電局氫能中心工作人員介紹,該氫能應(yīng)急電源車相較于以往傳統(tǒng)的應(yīng)急發(fā)電車,不僅實現(xiàn)了100%綠色低碳用能,還集成了固態(tài)儲氫系統(tǒng)、氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、鋰離子電池儲能系統(tǒng)等多種元件。
中國工程院院士黃其勵曾在2023中國(嘉興)氫能產(chǎn)業(yè)大會暨2023氫能專精特新創(chuàng)業(yè)大賽決賽上表示,儲能越來越重要,與抽水蓄能或其他儲能方式比較,氫儲能(或氫電耦合)有很多類似的地方,氫儲能最大的特點就是能夠長時間、大容量、跨季節(jié)儲存,是其他方式所不具備的。到2060年氫能需求量要達(dá)到1.3億噸,如果按照50%轉(zhuǎn)化為靈活性資源,相當(dāng)于火電裝機(jī)3億千瓦。
《征求意見稿》首提“適度超前布局氫儲能等超長時儲能技術(shù)”,出于何種考慮?經(jīng)濟(jì)學(xué)家、新金融專家余豐慧在接受中國城市報記者采訪時表示,隨著可再生能源比例的不斷提高,電力系統(tǒng)的靈活性需求日益增加。超長時儲能技術(shù)能夠在長時間內(nèi)存儲大量電能,這對于平衡供需、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性至關(guān)重要。特別是氫儲能可以實現(xiàn)大規(guī)模、長時間的能量儲存,而且不受地理條件限制,非常適合用于調(diào)節(jié)可再生能源的間歇性和波動性。
“《征求意見稿》為氫儲能的發(fā)展提供了政策支持和指導(dǎo),有望推動氫儲能技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,加速氫儲能市場的形成和發(fā)展。”薩摩耶云科技集團(tuán)首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家鄭磊說。
在余豐慧看來,《征求意見稿》為氫能發(fā)展注入了一劑強(qiáng)心針。它不僅明確了國家層面對氫能產(chǎn)業(yè)的支持態(tài)度,還通過具體的政策措施鼓勵技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè),有助于加速氫能在交通、工業(yè)等領(lǐng)域的商業(yè)化進(jìn)程?!墩髑笠庖姼濉芬矠橥顿Y者提供了更加明確的方向,有望吸引更多資本進(jìn)入這個領(lǐng)域,推動行業(yè)快速發(fā)展。
應(yīng)用場景不斷拓展
氫儲能作為一項新型儲能技術(shù),正以其獨(dú)特的優(yōu)勢在能源領(lǐng)域嶄露頭角?!墩髑笠庖姼濉访鞔_,拓展風(fēng)光儲氫等新能源應(yīng)用場景,打通綠電—綠氫—綠氨/綠醇產(chǎn)業(yè)鏈,推動多能互補(bǔ)高效利用。
位于新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)的新疆庫車綠氫示范項目是我國首個萬噸級綠氫煉化項目,是中國石化重點綠氫示范工程,也是我國首個貫通光伏發(fā)電、綠電制氫、氫氣儲存、綠氫煉化等綠氫生產(chǎn)利用全流程的典型示范項目。今年3月,工業(yè)和信息化部公布2023年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)試點示范項目名單,該項目(光伏綠氫智慧工廠)成功入選。
據(jù)悉,全球已投產(chǎn)的項目中,僅有新疆庫車綠氫項目電解槽規(guī)模達(dá)到260兆瓦。項目充分利用西部地區(qū)豐富的太陽能資源,采用光伏發(fā)電直接制氫,建設(shè)產(chǎn)、儲、輸、用一體化的綠氫煉化項目。
中國石化新星公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,公司突破性解決了新能源波動電力場景下柔性制氫并連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)難題,完成了萬噸級電解水制氫工藝與工程成套技術(shù)、綠氫儲存運(yùn)輸工藝技術(shù)、晶閘管整流技術(shù)、智能控制系統(tǒng)研發(fā)等創(chuàng)新成果,光伏組件、電解槽、儲氫罐等重大設(shè)備核心材料全部國產(chǎn)化,將對國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展起到積極促進(jìn)作用。
黃其勵表示,不同區(qū)域的資源稟賦不一樣。青海白天光伏棄電量大,晚上全時段電源不足,依托氫儲能技術(shù)可實現(xiàn)大規(guī)模“電—氫—電”大規(guī)模轉(zhuǎn)化利用。湖南白天依托特高壓送電+本地光伏自發(fā),晚高峰供電不足,依托氫儲能可實現(xiàn)高峰“氫—電”保障用電。
“沙戈荒”地區(qū)是我國超前布局氫儲能的主要場景?!墩髑笠庖姼濉诽岢觯槍ι衬?、戈壁、荒漠等新能源富集且本地消納能力較低的地區(qū),探索利用可再生能源制氫。
對“沙戈荒”地區(qū)來說,利用可再生能源制氫并將其與氫儲能技術(shù)相結(jié)合,可以為該地區(qū)發(fā)展帶來諸多機(jī)遇。鄭磊告訴中國城市報記者,這有助于提高該地區(qū)的能源自給能力,減少對外部能源的依賴。氫儲能技術(shù)的應(yīng)用可以促進(jìn)該地區(qū)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型,提高能源利用效率,為地區(qū)提供了新的經(jīng)濟(jì)增長點和發(fā)展機(jī)遇。
當(dāng)前,多地加速推進(jìn)氫儲能建設(shè),積極規(guī)劃布局相關(guān)項目。8月21日,新疆圣瑞綠源5吉瓦時新能源生產(chǎn)基地建設(shè)項目在烏魯木齊市米東區(qū)啟動。據(jù)了解,新疆圣瑞綠源新能源有限公司新能源生產(chǎn)基地建設(shè)項目為該公司一期項目,目前投資已達(dá)10億元,主要內(nèi)容為建設(shè)生產(chǎn)5吉瓦時磷酸鐵鋰電池電芯工廠、建設(shè)5000套氫燃料電池系統(tǒng)工廠、布局建設(shè)3—5個油電氣氫綜合能源站,推廣300臺氫燃料電池汽車應(yīng)用。二期、三期項目將陸續(xù)開工建設(shè),總投資約35億元,涉及氫燃料電池、氫儲能、氫能源車輛及氫化工等領(lǐng)域。
氫儲能建設(shè)提速
近期,多個省市相繼發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)政策舉措,為當(dāng)?shù)貧鋬δ馨l(fā)展注入動力。
比如,今年9月發(fā)布的《嘉興市人民政府辦公室關(guān)于進(jìn)一步推動氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》提到,拓展氫能在航空、發(fā)電、儲能等領(lǐng)域多元應(yīng)用,支持企業(yè)建設(shè)氫氣發(fā)電、氫儲能等試點示范項目。11月發(fā)布的《四川省進(jìn)一步推動氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展及推廣應(yīng)用行動方案(2024—2027年)》指出,加快氫儲能融合發(fā)展。重點在水風(fēng)光資源豐富地區(qū),進(jìn)行富余能源就地制氫儲能、電網(wǎng)調(diào)峰,推動“水風(fēng)光發(fā)電+氫儲能”一體化應(yīng)用,推進(jìn)高效氫液化與液氫儲能系統(tǒng)應(yīng)用。不久前印發(fā)的《湖北省加快發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)行動方案(2024—2027年)》在重點任務(wù)中明確,支持在宜昌、隨州、孝感、恩施等可再生能源較為豐富區(qū)域,探索可再生能源發(fā)電和氫儲能相結(jié)合的一體化應(yīng)用模式。
不過,香橙會研究院認(rèn)為,這批政策文件和2022年、2023年各地陸續(xù)出臺的氫能產(chǎn)業(yè)政策文件相比,缺少了些辨識度。建議各地新出或者即將出臺的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策文件,能有一些大膽創(chuàng)新的內(nèi)容,以適應(yīng)氫能新時代發(fā)展需要。
氫儲能也面臨一些“卡脖子”的風(fēng)險挑戰(zhàn)。中關(guān)村物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長袁帥向中國城市報記者分析,目前,氫氣的制備、儲存、運(yùn)輸和應(yīng)用等環(huán)節(jié)仍存在技術(shù)瓶頸和成本問題,需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范。同時,氫儲能技術(shù)的安全性和可靠性也需要得到充分驗證和保障。但是,相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的逐步降低,氫儲能將迎來新的發(fā)展機(jī)遇,成為未來能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
“我國氫儲能方面的研究起步較晚,目前我國已建成的氫儲能項目多數(shù)是千瓦級別的電解水制氫系統(tǒng),氫燃料電池的功率也以千瓦和兆瓦級別為主,制氫和發(fā)電規(guī)模較小。”江蘇省儲能行業(yè)協(xié)會表示,氫儲能系統(tǒng)與風(fēng)電場的寬功率波動適配性尚需提高。由于風(fēng)力、太陽能的不確定性較強(qiáng),功率輸出波動范圍非常大,隨機(jī)變化導(dǎo)致堿性電解水裝置輸入功率頻繁變動,造成石棉隔膜壓力和堿液濃度等的變化,影響電解水效率和電解裝置的壽命和運(yùn)行安全性。
“氫儲能應(yīng)該加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范,推動氫儲能技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。同時,要加強(qiáng)政策引導(dǎo)和市場培育,為氫儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供良好的政策環(huán)境和市場環(huán)境。此外,要加強(qiáng)國際合作和交流,共同推動氫儲能技術(shù)的全球化和商業(yè)化進(jìn)程。”袁帥說。
中國城市報記者 朱俐娜
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