中國儲能網(wǎng)訊：“氫能作為新興的能源形態(tài)，盡管目前在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中占比非常小，但有研究認為，氫能在未來能源系統(tǒng)中的比重將顯著增加?！比涨埃袊茉囱芯繒茉凑哐芯渴抑魅瘟中l(wèi)斌，在參加中國能源研究會與自然資源保護協(xié)會（NRDC）聯(lián)合舉辦的“新型電力系統(tǒng)沙龍”時表示。
氫能具有清潔低碳且可存儲的特征，在消納可再生能源、實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰等方面應用潛力巨大，因此在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)過程中受到越來越多的關(guān)注。
“氫氨+新能源”或成碳中和可行路徑
2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》明確了氫能產(chǎn)業(yè)的“三大定位”，即未來國家能源體系的重要組成部分、用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。
氫能將成為我國加快能源轉(zhuǎn)型升級、培育經(jīng)濟新增長點的重要戰(zhàn)略選擇。鑒于氨是天然的儲氫介質(zhì)，且便于安全運輸，因此氫氨路線成為目前推動氫能發(fā)展的熱點之一。
“目前資本市場和地方都在關(guān)注并布局氫能。需要對氫能的發(fā)展前景、技術(shù)前景和應用場景進行深入探討。”林衛(wèi)斌表示，為實現(xiàn)“雙碳”目標，電力結(jié)構(gòu)將從以化石能源為主轉(zhuǎn)向新能源占比逐漸提高，最終新能源將占據(jù)主體地位。在這個過程中，電力系統(tǒng)的整體形態(tài)、組織方式、交易方式都在發(fā)生系統(tǒng)性變革，關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路徑選擇十分重要。
上海電機學院教授張華認為，“氫氨+新能源”是能源的終極解決方案，也是應對氣候變化、實現(xiàn)碳中和的一個可行路徑。為解決新型電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電出力與用電負荷不匹配的問題，電網(wǎng)需要儲能，特別需要有長時儲能的技術(shù)解決方案。對于長時間、季節(jié)性、大規(guī)模的儲能需求，氫氨是一個可行的技術(shù)方向。
氫氨作為儲能可行性技術(shù)路線已成為業(yè)內(nèi)共識，雖然產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)成熟，但作為能源使用，在效率和經(jīng)濟性方面仍有提升空間。
“從產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展進步的角度，氫氨發(fā)展最大挑戰(zhàn)來自效率和經(jīng)濟性兩方面?！睆埲A表示，在未來能源系統(tǒng)中，氫氨的應用前景主要有兩個方面：一是在交通領(lǐng)域，氫氨作為燃料為使用混合動力系統(tǒng)的交通工具提供電能；二是在電力領(lǐng)域，氫氨作為燃料和儲能，為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、慣量等服務。
據(jù)分析，目前在交通領(lǐng)域，氫氨與柴油相比具有成本競爭力，有機會取代石油實現(xiàn)國家的能源安全。但在電力領(lǐng)域，氫氨應用尚處于示范探索階段，成本競爭力不足，與煤的“對決”時機尚未成熟。
張華認為：“參考光伏的發(fā)展路徑，在政策推動下，在得到資本市場的青睞實現(xiàn)規(guī)?；螅夥杀敬蠓陆?，氫氨經(jīng)濟的發(fā)展路徑也可以具有類似特點。”他同時預測，未來充滿不確定性，能源技術(shù)在今后10—30年取得突破性進步，或?qū)樾滦碗娏ο到y(tǒng)提供更多的選擇。
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)仍需多路徑探索
“各國都在大力發(fā)展和布局氫能，我國需要基于資源稟賦，多方探討氫能發(fā)展多樣化的商業(yè)模式和多層次的應用場景?！眹W(wǎng)能源研究院副總工程師兼企業(yè)戰(zhàn)略研究所所長馬莉認為，新型電力系統(tǒng)的愿景明確，但技術(shù)路徑存在多種可能，尚不清晰，需要多路徑進行探索。
記者了解到，目前，新型電力系統(tǒng)正面臨生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系等多方面的變化。在生產(chǎn)力方面，電源結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)電源、電網(wǎng)形態(tài)在發(fā)生變化；在生產(chǎn)關(guān)系方面，市場主體、運行方式和價值導向也在發(fā)生變化。
馬莉介紹，在生產(chǎn)力方面，隨著新能源在電力系統(tǒng)中的占比逐漸提高，需要分區(qū)域、分階段重構(gòu)不同電源在系統(tǒng)中的功能定位；系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源從目前的常規(guī)電源調(diào)節(jié)，將拓寬到需求側(cè)的靈活性調(diào)節(jié)資源；電網(wǎng)形態(tài)方面集中式與分散式并存，出現(xiàn)了分布式能源、微網(wǎng)等形態(tài)。在生產(chǎn)關(guān)系方面，電動汽車、分布式電源、負荷聚合等主體正在進入市場；運行方式從計劃走向市場，用合理的價格信號激發(fā)市場主體的活力；電力系統(tǒng)的價值導向從傳統(tǒng)的更多考慮安全、經(jīng)濟，拓展到兼顧外部環(huán)境的碳約束。
此外，在新型電力系統(tǒng)建設中，氫氨能否直接作為過渡能源也成為熱點問題。
“在我國新型電力系統(tǒng)建設過程中，能否跨越天然氣直接轉(zhuǎn)向氫氨作為過渡能源，目前看來從技術(shù)和經(jīng)濟方面都有待發(fā)展，是需要重點關(guān)注的。”華北電力大學教授董軍表示，目前國際上認為，天然氣是電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中的過渡能源，但因氣價較高和重型燃機技術(shù)瓶頸等問題，在我國沒有得到較快發(fā)展。
對于煤電轉(zhuǎn)型問題，董軍建議，首先，不能單獨考慮煤電，需要放在電力系統(tǒng)中，綜合考慮煤電與新能源、水電、核電、儲能和需求側(cè)資源，通過系統(tǒng)運行模擬分析不同電源的定位，提出煤電的轉(zhuǎn)型路徑。其次，要考慮不同省份的特點，并考慮和其他省份或區(qū)域的送受電關(guān)系，研究煤電轉(zhuǎn)型路徑。最后，煤電轉(zhuǎn)型要在電力市場環(huán)境中研究，通過市場機制激勵不同主體在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮作用。
氫氨路線有待成熟，仍有降本空間
實現(xiàn)碳達峰碳中和，是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會變革，絕不是輕而易舉就可以實現(xiàn)的，需要依賴能源領(lǐng)域更大范圍的技術(shù)突破。
從當前技術(shù)來看，抽水蓄能占比最大、技術(shù)最為成熟，其以日調(diào)節(jié)為主，且固定投資大、可變成本低；對電網(wǎng)的支撐能力最強，是新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。一位抽水蓄能研究人員表示，“結(jié)合未來發(fā)展方向，氫能可能需要更長時間的成熟過程，氫能側(cè)重于長周期調(diào)節(jié)，且固定投資低、可變成本高，與抽水蓄能形成很好的互補?！?
“現(xiàn)階段需要從全系統(tǒng)角度統(tǒng)籌各類電源資源支撐、調(diào)節(jié)作用和新能源消納運行情況。各類儲能和燃氣輪機都是有效支撐調(diào)節(jié)資源，在技術(shù)比選時要全面考量它們在風電、光伏高滲透率情景下的調(diào)節(jié)價值?！彼娝?guī)劃設計總院綜合能源部主任工程師李少彥認為，面對未來頻繁啟停、快速爬坡等需求，燃氣輪機、氫氨汽輪機有優(yōu)勢。
“氫氨燃機在燃氣輪機技術(shù)進步及其國產(chǎn)化后，有很大的降本空間。氫氨燃機經(jīng)多次轉(zhuǎn)化，與燃煤機組的比較優(yōu)勢不在于電量成本，而是有效的電力成本，即以較低的初始投資、較少（但較貴）的燃料成本、較低的利用小時數(shù)，發(fā)揮更好的支撐調(diào)節(jié)作用?！崩钌購┍硎荆晕覈斍暗男履茉囱b備制造能力和工程施工能力，每年建設1億—2億千瓦的風電、光伏不成問題。但由于新能源置信容量低，1億千瓦裝機只有1000萬千瓦的容量價值，相比較于快速增長的電力負荷缺口，新能源對解決電力安全保供問題作用有限。
同時，李少彥指出，要基于新能源發(fā)展的不同階段，進行技術(shù)和經(jīng)濟成本分析，最終做出選擇。近年來，氣候變化造成極端氣象出現(xiàn)得更加頻繁，干旱洪澇導致水電出力受影響，加之可調(diào)可控性低的風電、光伏裝機極速增加，預計氫氨燃機在青海等省份有比較好的應用場景，可以先行示范探索。
記者了解到，目前新型電力系統(tǒng)建設三步走的節(jié)點比較明確，盡管對于路徑還沒有趨同的認識，且不同的能源和市場主體都有自己的立場和觀點，但基本共識是，電力系統(tǒng)中尚有巨大潛力未被利用，需要通過有效的政策和商業(yè)模式，進一步挖掘電源側(cè)、抽水蓄能、氫能以及需求側(cè)資源的靈活性調(diào)節(jié)潛力。
