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国网能源院孔维政:在受端布置电氢协同 发展制氢用氢设备才更有利可图

2022-09-19 17:48来源:北极星氢能网整理关键词:氢电耦合电解水制氢氢燃料电池收藏点赞

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通过电转氢转其他能源的形式,氢能将成为连接电力行业与其他终端消费行业的重要媒介,有利于加强电网的能源枢纽作用,推动电力行业与工业、建筑、交通等行业的紧密耦合。

——国网能源研究院能源互联网研究所科室主任孔维政

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2022能源产业创新发展与品牌建设年会系列专题论坛——氢能产业的“春天期”分析大会于9月4日顺利召开,会议由中国能源研究会能源产业品牌研究与传播中心、中国能源产业发展网、北京韬能咨询顾问有限公司联合承办,国网能源研究院能源互联网研究所科室主任孔维政在大会做《电-氢协同助力新能源消纳》主旨发言。北极星氢能网整理主题发言如下:

要在能源领域以及双碳之下定义氢的地位。先说结论,从电力系统角度来说,氢能替代的不是别人,把煤、油、气替代了,电-氢就协同了。

孔维政指出,电-氢耦合方式主要有四种。电-氢是在源端和荷端都可以和电一起耦合。总体来说,电解水制氢就是耗电,氢燃料电池就是发电,所以它的可调节幅度从正到负甚至能达到160%,不像火电只能从0到100%这么调节。

电-氢协同消纳新能源模式

受端是负荷端,比如将西北地区比较富余的新能源进行发电,通过高压电网输到东部地区,东部地区再把这些多余的电变成氢,用氢的时候再转换成电。

源端电氢协同具体可以分为源端电氢协同-输电、源端电氢协同-输氢、源端电氢协同-就地利用三种模式。

(1)源端电氢协同-输电模式

在风光资源丰富的西部北部地区大规模部署电制氢、储氢、燃氢机组等设备,支撑新能源消纳和送出。生产的氢气既可供给本地用户使用,也可通过燃氢机组再次发电,作为电化学储能、抽水蓄能及调节电源的重要补充,保障电网外送功率的相对稳定可控。

(2)源端电氢协同-输氢模式

在新能源富集地区制氢后,通过输氢管道进行输送,形成新能源多元化配置体系。该模式下源端新能源就地制氢后,通过氢能系统实现大范围配置利用,其对供需波动的容许度高于电力系统,可配备适当规模的储氢设施保障供需大致平稳,避免了大规模电化学储能的部署。

除午间光伏大发时段少量弃能外,电制氢设备实时追踪新能源出力,将新能源电力转换为氢能,并将其压入输氢或天然气管道,输送至中东部地区。为保障注入管道的氢气相对平稳,储氢在午间充氢、在夜间放氢。

(3)源端电氢协同-就地利用模式

在新能源富集地区制氢后,将氢气在附近的化工厂或交通枢纽站等进行应用,满足本地用氢需求。

电-氢协同发展趋势

近期(2020-2030年),电制氢项目是氢能与电网的主要互动环节。但受制于氢能产业链不成熟、终端应用场景缺乏、电制氢经济性差等原因,近期电制氢规模发展空间有限,电-氢协同程度较低。

中期(2030-2040年),随着氢能关键技术成熟度的提升与成本下降,源端电-氢协同模式和受端电-氢协同模式将逐步推广,有效缓解波动性新能源的消纳压力。

远期(2040年后),源端电-氢协同模式将广泛应用于新能源发电基地,受端电-氢协同模式将规模化应用于分布式能源系统、微网中,通过电能与氢能的深度耦合互动,有效解决大规模波动性新能源接入电力系统后大范围、长时段的电力电量平衡问题。

通过电转氢转其他能源的形式,氢能将成为连接电力行业与其他终端消费行业的重要媒介,有利于加强电网的能源枢纽作用,推动电力行业与工业、建筑、交通等行业的紧密耦合。

孔维政认为,发展时序上,受端电-氢协同模式>源端电氢协同-就地利用模式>源端电氢协同-输电模式>源端电氢协同-输氢模式。他认为受端的应用中,把多余的电就转化就地利用,这种模式的速度要快于源端电-氢协同利用的模式,并且要快于输电的模式,最后快于输氢的模式。

如果要发展受端的制氢,用氢设备要先发展。未来在受端布置电-氢协同,制氢设备、用氢设备、氢发电等才更加有利可图。

电-氢协同助力新能源,需要考虑三个关键词:氢、新能源、电。电和氢是能源载体,电并不是能源载体,是一种能量形式,电是独立于氢和新能源的额外能量传输形式而已,当然也可以把氢和新能源变成热的形式去阐述。

煤炭是解决保障我国能源安全的问题,而煤电是解决保障电力系统安全的问题。能源中氢能就是替代煤炭的作用。如果技术发展好的话,氢能就是保障我国能源安全的问题,而氢电就是保障电力系统安全的问题。氢什么时候能够把煤能量载体作用替换掉,电-氢协同跟新能源系统就建立起来了。氢和电什么时候可以把煤电替代了,整体能源转型就完成了。氢能技术什么时候能做到高密度电能存储,双碳目标其实也就达到了。

注:文字实录未经专家整理核实,仅作参考使用,具体解释权归本次会议主办方所有。


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