最近，氫能火了！

還記得小時候玩的氫氣球嗎？沒錯，氣球里面就是氫氣，它產生的化學能就是氫能。

氫燃燒的產物是水，所以氫能是世界上最干凈的能源。大力發展氫能，有利于實現“雙碳”目標，構建清潔低碳、安全高效的能源體系。而且，氫是自然界存在最普遍的元素，據估計，它構成了宇宙質量的75%，可謂取之不盡用之不竭！

又干凈又多，這東西可真好，趕緊大力發展！

重磅規劃陸續出臺

《“十四五”現代能源體系規劃》

3月22日，國家發展改革委、國家能源局印發《“十四五”現代能源體系規劃》。其中多次提到了氫能。

比如，在實施科技創新示范工程部分提到“高效可再生能源氫氣制備、儲運、應用和燃料電池等關鍵技術攻關及多元化示范應用。氫能在可再生能源消納、電網調峰等場景示范應用。氫能、電能、熱能等異質能源互聯互通示范。”

《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》

緊接著出臺的《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》中更是明確指出，氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體。

氫能這么好，為啥我們以前很少聽說呢？因為以前技術、產業等還不成熟，時機未到；如今，隨著全球能源的發展，氫能迎來了它的歷史機遇期。

氫能的大勢與機遇

1.技術層面

以燃料電池為代表的氫能開發利用技術取得重大突破，為實現零排放的能源利用提供重要解決方案。

2.國際層面

全球主要發達國家高度重視氫能產業發展，氫能已成為加快能源轉型升級、培育經濟新增長點的重要戰略選擇。

3.我國實際

我國是世界上最大的制氫國，年制氫產量約3300萬噸，在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。國內氫能產業呈現積極發展態勢，已初步掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統集成等主要技術和生產工藝，在部分區域實現燃料電池汽車小規模示范應用。

氫能的戰略定位被提升到了未來國家能源體系的重要組成部分、用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體層面，氫能產業被確定為戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。

氫能還有一個特殊的優點，就是它可以作為連接氣、電、熱等能源的橋梁。

咱們就來看看，氫能和電能、電力系統之間會發生什么關聯。

氫和電會擦出怎樣的火花？

氫能將在制、用等環節和電力系統產生更多耦合關系。

1. 在制氫環節

電解水制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法。在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發生電化學反應，分解成氫氣和氧氣。

基于高溫電解水蒸氣制氫技術的綠色加氫站模型。

2. 在儲能環節

電能制氫后存儲為氫能，之后由燃料電池發電技術等實現氫能的利用。

將電能轉化為氫能，可以實現能源的跨季節長周期大規模存儲。氫儲能具有儲能容量大、儲存時間長、清潔無污染等優點，能夠在電化學儲能不適用的場景中發揮優勢。在大容量長周期調節的場景中，氫儲能與電化學儲能相比在經濟性上更具有競爭力。

2021年8月5日，高質量燃料電池用氫氣在青島順利出廠。

3. 在清潔能源消納方面

氫能是促進新能源消納的重要手段。將太陽能、風能等清潔能源發出的電能或用電低谷期的富余電能制氫存儲，可大大提升新能源消納水平。

2021年6月24日，國網浙江電力歷經3年研究的氫電雙向轉換及儲能一體化系統在浙江湖州濱湖綜合能源站投運。該站通過光伏發電為電動汽車提供充電服務，同時通過氫電雙向轉換及儲能一體化裝置，實現富余電量的錯峰轉移和光伏發電的充分利用。

4. 在新型電力系統方面

氫能是新型電力系統靈活調節的重要手段。先進的電解水制氫裝備具有較強的功率波動適應性，可實現輸入功率秒級、毫秒級響應，為電網提供調峰調頻等輔助服務，提高電力系統的安全性、可靠性、靈活性。

由國網北京電力自主研發的國內首臺大容量在線并網式氫能源發電車，具備不間斷供電和應急發電功能，配備的全智能監測系統能及時發現系統故障及設備安全隱患，可在零下35攝氏度的低溫環境下穩定運行。

5. 能源高效利用方面

發展氫能是拓展電能利用、促進能源互聯互通的重要路徑。氫能作為靈活高效的二次能源，在能源消費側可以通過電氫轉換實現氫能、電能、熱能等多種能源網絡的互聯互補和協同優化，推動分布式能源發展，提升終端能源利用效率和供能可靠性。

國家電網牽頭承擔的首個氫電耦合國家重點項目落地浙江寧波。該項目于今年4月開工，將在寧波慈溪建成氫電耦合直流微網示范工程。

屆時，電、氫、熱等能源網絡中的生產、存儲、消費環節將實現互聯互通，以零碳方式滿足用戶對電、氫、熱多種能源的需求，實現與電網靈活互動，提升系統調節能力，為浙江工業園區脫碳提供方案。

電氫耦合技術前景廣闊

目前，中國電科院圍繞“雙碳”目標下能源電力系統轉型方向，積極謀劃跨領域跨行業聯合攻關，牽頭成立電氫耦合技術創新聯合體，聯合產、學、研、用等各方力量，推動氫能技術與產業發展。充分依托電科院自身電力系統研究基礎，針對氫能在新型電力系統源、網、荷各環節的耦合應用，頂層設計電氫耦合關鍵技術研究。

在新型電力系統應用路徑研究方面，中國電科院專家分析電氫耦合場景，開展各種場景下的全壽命周期技術經濟分析，研判氫能技術路線和發展路徑，為氫能在新型電力系統逐步推廣應用提供決策支撐。

1.哪種電氫耦合場景更具經濟性？

專家通過研究源側富余電力制氫、網側氫儲能、負荷側直接制氫等電氫耦合典型應用場景經濟性，指出：

在源側利用富余風、光、水等可再生能源制氫，在碳排放約束條件下，就地銷售到市場上可獲得較好收益，但是輸氫成本較高，長距離輸送到需求端不具備經濟性；

在網側通過利用氫儲能站參與電網輔助服務和售氫市場，可獲得多重應用收益；

在負荷側，通過特高壓通道將西北地區豐富的風力和光伏資源，輸送至對氫需求較大的東南地區直接制氫。在成熟的電力市場價格機制下，相比“源側電制氫+管道輸氫”應用場景，“特高壓輸電+負荷側制氫”在經濟上更具有競爭力。

2.有哪些技術路線和發展路徑？

專家預計2030年前，氫能在新型電力系統的應用主要以典型示范為主：

在新能源富集區，建設風光氫儲綠氫生產基地；

在大規模新能源匯集等電網節點探索建設氫儲能電站，參與電網靈活性調節；

在國家氫燃料電池車示范城市，重點在重卡、物流車輛需求密集區，因地制宜建設分布式電制氫加氫站和充電站融合的綜合能源服務站。

正在建設的浙江臺州的大陳島上的氫電耦合示范工程是國內首個基于海島場景的氫能綜合利用示范工程。工程充分利用海島豐富的清潔能源制氫，將促進海島清潔能源消納與電網潮流優化，提高系統針對波動性源荷的適應性與安全性，提升綜合能效至72%，為海島提供了綠色供能的有效途徑。（曹瓊蕾）

今后，隨著氫能技術產業趨于成熟，氫能將在新型電力系統中得到逐步推廣。可再生能源制氫的廣泛應用，將有力支撐新型電力系統建設。

機遇與挑戰并存

當然，氫能的發展不會一蹴而就。總體看，我國氫能產業仍處于發展初期，還有很長的路要走，比如，需要產業上下游協同規劃，需要不斷地用科技創新破解發展道路上的一個個難題……

目前，受技術、經濟性等因素影響，氫能在新型電力系統中的應用仍面臨諸多挑戰。

圖片

2021年12月28日，位于安徽六安的國內首座兆瓦級大功率氫能綜合利用站首臺燃料電池發電機組成功并網發電，標志著兆瓦級電解純水制氫、儲氫及氫燃料電池發電系統首次實現全鏈條貫通，整站技術驗證工作取得圓滿成功。（翁懷龍 許樊娟）

在政策支持下，科技創新、產業協同、典型示范……

期待氫和電持續擦出火花，

為構建新型電力系統、

實現碳達峰碳中和目標，

增添助力。