在電力領域,因可再生能源具有不穩定性,通過電—氫—電的轉化方式,氫能可成為一種新型的儲能形式。在用電低谷期,利用富余的可再生能源電力電解水制取氫氣,并以高壓氣態、低溫液態、有機液態或固態材料等形式儲存下來;在用電高峰期,再將儲存的氫通過燃料電池或氫氣透平裝置進行發電,并入公共電網。而氫儲能的存儲規模更大,可達百萬千瓦級,存儲時間更長,可根據太陽能、風能、水資源等產出差異實現季節性存儲。2019年8月,我國首個兆瓦級氫儲能項目在安徽六安落地,并于2022年成功實現并網發電。
同時,電氫耦合,也將在我國構建現代能源體系中發揮重要作用。
從清潔低碳角度看,大規模電氣化是我國多個領域實現降碳的有力抓手,例如交通領域的電動汽車替代燃油汽車,建筑領域的電采暖取代傳統鍋爐采暖等。然而,仍有部分行業是難以通過直接電氣化實現降碳的,最為困難的行業包括鋼鐵、化工、公路運輸、航運和航空等。氫能具有能源燃料和工業原料雙重屬性,可以在上述難以深度脫碳的領域發揮重要作用。
從安全高效角度看,首先,氫能可以促進更高份額的可再生能源發展,有效減少我國對油氣的進口依存度;其次,氫能可以進行化學儲能和運輸,實現能源的時空轉移,促進我國能源供應和消費的區域平衡;此外,隨著可再生能源電力成本的降低,綠色電能和綠色氫能的經濟性將得到提升,被大眾廣泛接納和使用;氫能與電能作為能源樞紐,更容易耦合熱能、冷能、燃料等多種能源,共同建立互聯互通的現代能源網絡,形成極具韌性的能源供應體系,提高能源供應體系的效率、經濟性和安全性。
我國氫能產業發展依然面臨挑戰
低成本低排放綠氫制取是氫能產業面臨的重要挑戰之一。在不新增碳排放的前提下,解決氫的來源問題是氫能產業發展的前提。化石能源制氫和工業副產制氫工藝成熟、成本較低,短期仍將是主要氫源。但化石能源儲量有限,且制氫過程仍存在碳排放問題;工業副產制氫產量有限且供應輻射路程短。
長遠來看,電解水制氫易與可再生能源結合,規模潛力更大,更加清潔可持續,是最有潛力的綠氫供應方式。目前我國堿性電解技術已與國際水平相接近,是目前商用電解領域的主流技術,但未來降本空間有限。質子交換膜電解水制氫目前成本較高,關鍵裝置的國產化程度正在逐年提升。固體氧化物電解在國際接近商業化,但國內仍處于追趕階段。
我國氫能產業鏈供應體系尚不完備,距離大規模商業化應用還有差距。我國已建成加氫站200余座,且以35MPa氣態加氫站為主,儲氫量更大的70MPa高壓氣態加氫站占比小。液氫加氫站、制氫加氫一體站的建設和運營經驗不足。現階段氫的運輸主要以高壓氣態長管拖車運輸為主,管道運輸仍為短板弱項。目前共有氫氣管道里程約400公里,在用管道僅100公里左右。管道運輸還面臨管材易發生氫脆現象造成氫氣逃逸,未來仍需進一步提升管道材料的化學性能和力學性能。液態儲氫技術和金屬氫化物儲氫技術等取得了較大進步,但儲氫密度、安全性和成本之間的平衡關系尚未解決,離大規模商業化應用還有一定差距。
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