大连理工大学袁铁江：电网级长时氢储能关键技术

我们新能源现在的问题，只能够说大规模情况下的数据，把新能源展望一下，没有想出来，最终事实还是放这些东西。30%的比例，今天在大家看很厉害的这些地方，其实把新能源全部排除我的系统照样能运行，一点问题没有。重点关注的是，大家想氢储能怎么用，跟我们传统的石油、重化工这些东西混到一起，产生这个事情的原因也是，来做的时候我们前面讲的本质新能源时代，我们的煤、石油怎么办，我个人认为不能一棍子打死、也不能全部扔掉。

— —大连理工大学电气工程学院教授袁铁江

8月8日，由华北电力大学、中国可再生能源学会主办的“第一届中国储能学术论坛暨风光储创新技术大会”分论坛在北京召开，北极星储能网将对论坛进行全程直播。在8日“化学储能（氢储能）”分论坛上，大连理工大学电气工程学院教授袁铁江作“电网级长时氢储能关键技术”报告。

大连理工大学电气工程学院教授袁铁江

以下为发言实录：

大连理工大学电气工程学院教授袁铁江：尊敬的各位领导、各位老师、各位同学，大家好！很高兴在这个火热的暑假能够在我们华北电力大学相聚。

跟大家汇报一下，其实今天这个会前面讲的很多都是氢储能，我们有一个省一直在推动这个事情，这两天发改委一直在落实这个事让我们去，我是昨天跑过来的，但是为什么我要来参加这个会呢，感觉我们氢储能的概念不是很明确，我感觉干这个活的人或者加热我们这个队伍的人好像不是太多，所以看到这个主题我想我一定要来一下，最起码干这个活的大家的声音要传出来。

电网长时氢储能有太多太多的问题，为什么要在电网长时这个概念要说清楚，我把这个加了一个副题，给大家汇报切除一点。风光氢，就是综合能源，我们今天讲这个话题，回到能源系统上面来，中间会穿插这么一个概念。

给大家汇报从这样五个方面，重点是第二个问题和第一个问题。

讲这个事情我想从能源系统的演变路径给大家汇报一下是怎么来的，我这个人喜欢读点历史书，总结了一下，其实支撑大家往前进步的基础能源，无外乎电热这两种形式，产生这两种能源的技术路线，归根结底我觉得有几个特征，大家站在不同的角度可能也不一定认可我这个归纳。我的第一个归纳，我认为是脱碳，祖先从水里、树上来的时候，我们考虑的第一个需求就是取暖，怎么把食物加热，让我们变得更加聪明，那时候基本需求是对热的需求，很简单，生产形式。另一种，工业革命，这个需求就比较多了，有电了。有取暖，另外还有交通，要跑的远，我们要便捷的大规模的生产，满足衣食住行的需求。大家看在这之前，我们主要的来源都是我们的煤炭、石油，到后面天然气，是这样的过程。这个演变过程也是一个逐渐的碳含量比较低的过程。后面风能，我记得最开始挤进我们学术门里面做这个事情，当时很多事情还是懵懵懂懂的，那个时候我感觉到大家当时做的工作，设想未来是很宏大的一个场景，什么系统的稳定，做这些事情，今天大家越来越少，基本不做了。其实到今天为止，我个人认为，我们也还在这样一个阶段。回顾一下，最开始的时候我们这个新能源，我记得若干年前在政府参加一个会的时候，有一个领导说，小袁，能不能告诉我们，我们新能源到底电网传输功率是多少，5%，当时情况下我们觉得5%是一个了不起的事情，今天来看我们可能还是在这样一个阶段，我们今天到30%，可能很多省份真的到了这样一个程度。比如我们西部，甘肃、新疆已经到这样的程度，甚至我们的青海，100%，但是青海我觉得不能当成普遍的来看，我觉得跟欧洲电网丹麦有点像，我们不能把这个特例当成普遍来看。

这个特例给了我们一个启发，就是后面这个，有什么区别呢？我是这样想的，不一定对，所谓大规模，界限很难说，但是我觉得应该有一个显著的特征，如果把常规的这些基准的停掉之后，我们回到电容易讲清楚，这个停掉之后这个系统能不能可靠供电，如果达不到这点就是属于前面这种大规模的，不是颠覆性的、革命性的。后一种，如果把我所有的常规技术都停了，用后面这个能不能可靠的满足我们的能源需求，如果能，就是符合后面这项。后面这两个东西来看，我们从简单的做一个加减法大家体会一下，就是后面这个，这是我总结的，不一定对。

我们新能源现在的问题，只能够说大规模情况下的数据，把新能源展望一下，没有想出来，最终事实还是放这些东西。30%的比例，今天在大家看很厉害的这些地方，其实把新能源全部排除我的系统照样能运行，一点问题没有。我在我的朋友圈里面，新疆政府出台了要把这个摘出来，毛病就来自于这些问题，在大规模新能源这个阶段我们是电力系统范畴当中，电力能源系统的问题，主要问题是安全运行。本质新能源系统我们要回到能源系统谈这个问题，要可靠。在大规模新能源电网安全稳定性怎么来解决？我总结了一下，也不一定对，主要是通过我们资源冗余，总的思路，应该就是这个问题。比如电源包括快速可靠的电源，比如说负荷侧的管理，本质上还是这样的思路。但是后者不行，我们周院士讲过，他讲高比能新能源，不知道院士和我讲的是不是一回事，本质新能源解决这个问题不能靠资源解决这个问题，只能靠储能，当然这个地方具体用什么储能，我个人理解，各种各样的储能都有它的用武之地。我们能源领域很大，容得下每一种形式的有竞争力的储能形式，我个人比较偏好于这种物理储能手段，也希望大家支持帮助我们，用这种物理储能转华氢气最后放出来，倾向于压缩空气这种定位在一起，跟抽水蓄能也放在一起，是不是变成物理储能，比较倾向于用氢储能这样的手段，当然这中间有很多的命题。

我重点关注的是，大家想氢储能怎么用，跟我们传统的石油、重化工这些东西混到一起，产生这个事情的原因也是，来做的时候我们前面讲的本质新能源时代，我们的煤、石油怎么办，我个人认为不能一棍子打死、也不能全部扔掉。大家仔细想想，我觉得在我们能够展望到的我的生命极限范围之内，再活50年90多岁了，很困难，那个时候我们原来煤、石油这些东西干什么，我觉得可能不用来发电了，当然那个时候如果按照我刚才说的这种场景煤没有了或者很少了，煤、石油可能我们穿的衣服、包括很多用的东西，大家想想有没有很好的其他的解决方案，我这个思路感觉到替代还是比较难的。今天大家在讲零碳，是指发电这个事情，我们化石能源何去何从这是一个伟大的问题。

面向能源的需求提出已氢气委员桥梁的，进一步解释，以大规模的新能源电解水制氢作为桥梁把它存起来，来构建我们高效清洁的能源系统。具体来讲，电的需求，然后存储，实际氢储能这个概念，根据我的煤炭、石油、化工结合起来，转化成我们需要的其他的，我们要储热，工业生产需要很多的原料，基本从这儿来。

我们比较关注氢有哪些消纳，我们把它分为三个路径，按照氢最终到达终端用户的距离，分本地、中距离、长距离，本地我刚才说的一个城市里面，我们这个工业量很大，也是我们今天主要用氢的地方，这是我本地消纳的一个手段。

进一步讲，距离很近，我们今天有很工业上用的，把电放在我工厂旁边，制氢方式嵌到里面，比如我们搞多晶硅的中间用那个东西，在新疆8台装置集成到一起，零距离，所以我们归结为本地。中距离，我们的汽车，我们都是做氢的，我个人认为未来我们交通能源系统主流是氢，所以大家多多干这个事情，有前途。另外，城市管网，这个不是梦想，很多地方都在实行，我们前面有一个国家重点研发计划搞这个事情，当时中石化，他们把当时的示范城市开放，往里面掺2%，这个很容易，因为不影响，他们算过账。通过省际间的管网，最多掺到50%。

这里面有很多事情需要讲，我讲的这个不一定完全正确，我认为这里面有很重要的问题，原来考虑电能，现在我们考虑能源系统，它的特性改变不了了，这里面的需求因为中间有缓冲，不像我们现在的大规模电力系统急的要死的感觉，我们这个东西其实很多有关部门，大家谈氢储能概念在里面的时候就没有那么急了，但是我们可靠、稳定、安全还是一如既往。总的来讲，核心应该是高效、可靠、稳定的能源供给机制。然后我们说规划、运行控制、调度。

关键技术，在座的大家是干这个活的，我就不讲了。因为我是干电力系统的，我主要是关注下面这个图，把集成这件事情做好，关键技术有很多，我不一一的展开。

围绕这个方面我们也做了一些工作，很肤浅。第一个，系统的架构设计，比如说我们煤化工，用氢气压力，这个有要求，这个氢可能不能满足我的要求，中间有很多化工的问题需要处理，我就不讲了，我们也没做这方面的工作，当然有合作伙伴在做。我们已经做了一点点探索，把结构设计的小工具，做的一个小工具，我们觉得它的难点其实就是环节很多，中间用的石墨流形态和特性迥异。把氢能、电、热这些东西规一化，建立系统等效设计函数。时间关系具体的技术细节不展开。

系统构建，一次系统建模，我们觉得难点在哪儿？多物理量、高阶、强非线性系统、数学建模难，用图形化的方法来解析这个过程，也取得了一点成果。

系统控制，这个地方难的是，我们的系统储能介质为氢气，状态表征影响因素多。解决方法就是，利用氢储能系统的压力，跟我们后面讲的动力有关系，来等效表征系统SOC，借鉴我们电化学储能的概念SOC的状态。总之，验证这个思路想法是对的。

举两个例子，因为做的过程中有人想会有一些问题，我这个片子试着回答一些问题，50万的风电场，每天耗水不超过50吨，用水量很小的。另外讲远、中、近需求量大致多少，根据一个省的数据，今天全中国20亿的装机容量，基本上干这个事情，所以这个需求量很大，也就是说技术前景很光明。

另外我们团队做一个介绍，我们专门做这个事情，我跳了一次槽，前两年到了大连理工大学去了，发挥自己的专长，这方面做了一点事情。最关键的是干了这样一件事情，理工大学给了一部分启动资金干了这个事情，现在没建完，最主要是专业比较欠缺，后端用的地方还有一部分问题，年底建完，欢迎大家去指导工作。

总结一下，风光制氢储能这个事情，一些技术有没有达到完美的状态，有待技术进步，前途比较光明。谢谢大家！（以上内容根据速记整理，未经嘉宾审核）