中國儲能網訊：構建新型能源體系是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要舉措。新型能源體系以非化石能源為供應主體、化石能源為兜底保障、新型電力系統(tǒng)為關鍵支撐、綠色智慧節(jié)約為用能導向。綠色電能、氫能都是新型能源體系的重要組成部分。我國電力行業(yè)在促進新能源發(fā)展、電網基礎設施建設、數(shù)智化賦能等方面已經處于全球領先地位，同時我國也是全球最大的氫生產國和應用市場。在全面謀劃“十五五”新型能源體系建設發(fā)展之際，如何統(tǒng)籌電與氫協(xié)同發(fā)展，推動能源綠色轉型，成為亟需深入探討的問題。
構建新型電力系統(tǒng)對優(yōu)化調節(jié)能力提出新要求
截至2024年底，我國風光新能源裝機容量達14.5億千瓦，首次超過火電裝機規(guī)模。隨著裝機占比大幅增加，新能源的隨機性、波動性和間歇性導致電力系統(tǒng)面臨著短期調峰能力不足、季節(jié)性供需失衡、極端天氣下的供電穩(wěn)定性下降等嚴峻挑戰(zhàn)。未來在風光等新能源成為主體電源的情況下，長時間的無風、陰雨等情況將對電力供應可靠性產生越來越大的影響。新型電力系統(tǒng)對于調節(jié)能力，特別是長期調節(jié)能力的需求越來越迫切。
綠氫是為新型電力系統(tǒng)提供長時間尺度調節(jié)能力的可行方案。在負荷側，制氫電解槽功率可調節(jié)，能夠與新能源的波動性相匹配，可大幅提升需求側的靈活性；在電源側，氫發(fā)電設備是可控電源，有望成為新型電力系統(tǒng)中重要的零碳可調節(jié)能力來源。電制氫、氫發(fā)電設備的大規(guī)模接入，可以顯著增強電力系統(tǒng)的運行靈活性，提高電力安全保供能力。
綠氫產業(yè)化發(fā)展面臨經濟性和輸送消納難題
綠氫能夠為新型電力系統(tǒng)提供靈活性、成為新型能源體系重要組成部分的前提，是其具有足夠大的產業(yè)規(guī)模。當前我國綠氫產業(yè)已進入規(guī)模化示范階段，但在發(fā)展進程中仍然面臨著經濟性差、綠氫消費規(guī)模不足、儲運不便等難題。
經濟性方面，實際運行的電解水制氫成本往往在25元/千克以上，遠高于灰氫（天然氣制氫或煤制氫）7-10元/千克的制氫成本，與藍氫（化石能源制氫+CCS）約20元/千克的成本也還有差距。
需求方面，目前94%的氫氣和70%的綠氫消費集中在化工領域，氫主要作為原材料使用，而在能源領域消費需求微乎其微，氫能消費規(guī)模的不足限制了產業(yè)發(fā)展。綠氫認證體系尚未統(tǒng)一，下游產業(yè)難以量化減碳價值，也制約了市場積極性。
輸送配置方面，氫的大規(guī)模輸送缺乏經濟可行的技術手段。我國清潔能源資源與能源需求在地理關系上存在逆向分布，這決定了綠氫與綠電一樣存在如何從生產基地向需求中心輸送的問題，解決這個問題是氫能實現(xiàn)快速發(fā)展和廣泛應用的前提。
電氫協(xié)同對于解決兩個行業(yè)發(fā)展難題至關重要
綠氫來自于綠電，綠氫也可以發(fā)電，電和氫兩個能源品種可以方便地相互轉化，電氫協(xié)同在技術上具備可行性；電便于傳輸，氫易于存儲，電氫協(xié)同充分發(fā)揮兩個能源品種的獨特優(yōu)勢，實現(xiàn)1+1>2的價值體現(xiàn)。
在能源生產端，電氫協(xié)同可改變新能源單一開發(fā)方式，實現(xiàn)新能源高效利用、多元轉化和穩(wěn)定供應。如果新能源基地僅生產電力，需要配套大量火電、抽蓄或新型儲能等調節(jié)設施，才能實現(xiàn)電力的穩(wěn)定可靠供應或外送。而采用電氫協(xié)同的方式，利用電制氫設備的可調節(jié)性，在風光富余時段制氫并進一步制成氨、甲醇或其他高價值下游產品，充分提高新能源利用效率，將電源基地轉換為電氫氨醇聯(lián)產基地；還可以配置部分氫燃機、氫燃料電池等氫發(fā)電設備，在風光不足時段提高對外供電的可靠性。
在能源消費端，電氫協(xié)同可拓寬新能源終端應用場景，實現(xiàn)負荷中心能源可靠供應。在化工、冶金、航空、航海等難以直接電氣化的終端用能領域，綠氫及其下游的綠氨綠甲醇等是實現(xiàn)用能低碳化的關鍵。預計2030年，用能中心（如中東部經濟發(fā)達地區(qū)）包括氫能交通、氫冶金、氫發(fā)電等用氫場景進一步增加，用氫量達千萬噸規(guī)模，氫在終端能源占比不斷提高后，電氫協(xié)同能夠發(fā)揮較好的效果。電氫氨醇多能源品種共同滿足用戶的多樣化需求，促進新能源的高效利用。另一方面，氫發(fā)電設備也可以作為負荷中心的零碳可靠支撐電源，提高電網安全運行水平。
在能源輸送方面，電氫協(xié)同提高能源配置綜合效率和經濟性。輸電與輸氫都是能源大規(guī)模、遠距離輸送方式，選擇哪種需要綜合考慮下游終端需求、上游新能源基地配置和輸送經濟性等多重因素。通常在同樣設備利用率情況下，輸電相比輸氫的技術經濟性更好。如特高壓直流輸電技術的輸電價格（含稅）可低至0.03~0.05元/kWh/千km，相比管道輸氫（0.07~0.1元/kWh/千km）有明顯的經濟性優(yōu)勢。挖掘利用堅強電網的輸送能力，采用“輸電代輸氫”與直接輸氫（氨、醇）相結合的模式，能夠充分發(fā)揮輸電技術成熟、經濟性好的優(yōu)勢和儲氫（氨、醇）大規(guī)模、長時間的能量存儲功能，提高能源配置的靈活性和能源運輸?shù)木C合效率。
開展電氫協(xié)同有利于解決電與氫兩個行業(yè)發(fā)展面臨的難題。在能源轉型的背景下，電力系統(tǒng)面臨的電力可靠供應和新能源高效消納雙重壓力，需要多措并舉提升靈活性；氫能的發(fā)展也受限于儲運配置難題。如果二者獨立解決各自的問題，意味著需要付出巨大成本開展大量新型儲能、輸氫管網等基礎設施建設。結合不同場景因地制宜開展電氫協(xié)同，可以解決電力系統(tǒng)“長周期”靈活調節(jié)資源稀缺問題，有效提高保障電力供應安全的能力；同時拓展氫能應用場景，推動氫能在發(fā)電、交通等多領域協(xié)同，破解綠氫資源輸送難題，為構建新型能源體系提供全方位支撐。
開展電氫協(xié)同有利于新興產業(yè)和未來產業(yè)的培育和發(fā)展。電氫協(xié)同涉及多個領域的技術和產業(yè)，將促進電解槽、燃料電池、氫燃氣輪機、儲氫材料、加氫機等關鍵設備產業(yè)鏈的加速完善。電氫協(xié)同也將激活新型能源服務生態(tài)，形成電氫冷熱一體化能源服務模式，促進能源聚合商、數(shù)字調度服務商發(fā)展，構建新型能源互聯(lián)體系，形成新的經濟增長點。
開展電氫協(xié)同有利于提升能源安全自主保障能力。通過打造“綠電東送”、“綠氫東輸”雙通道，高效匹配資源與需求，實現(xiàn)區(qū)域能源自主。通過電氫協(xié)同促進多元化能源供應體系的構建，在能源、交通等領域替代化石能源，降低化石能源依賴和能源供應風險，保障國家能源安全。
關于“十五五”及中長期電氫協(xié)同規(guī)劃的若干思考和建議
一是明確氫能定位，完善頂層設計。從第一性原理出發(fā)對電氫關系進行準確定位，應秉持“宜電則電、宜氫則氫”的原則。綠氫是綠電的衍生品，應用過程必然帶來能量損失和效率遞降。應明確綠氫及綠氨、綠甲醇的應用場景和發(fā)展路徑，重點放在電能無法直接應用的領域。同時，明確氫能主管部門職責，研究明確氫能定位和中長期發(fā)展目標，統(tǒng)籌規(guī)劃電氫協(xié)同生產配置網絡布局；建立跨部門協(xié)調機制，統(tǒng)籌電力、化工、交通等領域用能發(fā)展規(guī)劃；將電氫協(xié)同納入“十五五”能源專項規(guī)劃，制定分階段發(fā)展目標。
二是強化政策支持，健全市場機制。在生產端出臺激勵政策，給予綠氫生產補貼，使其更具市場競爭力，從而吸引更多的企業(yè)和投資者進入綠氫生產領域，促進技術創(chuàng)新和產業(yè)規(guī)?；l(fā)展。在應用方面，應完善全國碳市場建設，鼓勵化工企業(yè)通過綠氫替代降低碳排放。同時推動氫能參與電力輔助服務市場，探索建立氫儲能容量電價機制。要讓綠氫“用得起”、“用得上”“用得好”。
三是加大技術攻關力度，突破關鍵技術瓶頸。設立氫能產業(yè)基金支持電氫協(xié)同相關關鍵技術研發(fā)，組織產學研優(yōu)勢力量協(xié)同攻關。重點研發(fā)適應新能源的構網型電解水制氫技術，寬負荷波動的柔性合成氨、甲醇工藝，重型純氫燃氣輪機的設計制造技術等。開展大規(guī)模純氫管道示范工程，攻克輸氫管道、大規(guī)模儲氫相關技術和裝備，積累大規(guī)模氫儲運項目的運行經驗。
四是打造標準體系，推動國際合作。盡快建立健全電氫協(xié)同標準體系，規(guī)范氫能產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，確保各環(huán)節(jié)的安全、可靠、高效運行，引導技術創(chuàng)新方向。同時，應積極參與國際綠氫標準制定，鼓勵中國氫能產業(yè)鏈走出去，支持企業(yè)布局海外綠氫基地，提升國際競爭力。
