摘 要：隨著全球能源轉(zhuǎn)型加速，氫基能源成為清潔能源的核心之一，對構(gòu)建新型電力系統(tǒng)具有重要意義。首先對氫基能源的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，并深入分析煤電摻氨、氣電摻氫、燃料電池技術(shù)，探討其在解決可再生能源消納、火電低碳轉(zhuǎn)型和長時儲能方面的潛力;最后對氫基能源儲能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：煤電摻氨、氣電摻氫等儲能技術(shù)可有效解決可再生能源電力消納不足、火電低碳轉(zhuǎn)型難度大等問題;相較于目前成熟的儲能技術(shù)，氫基能源在實(shí)現(xiàn)長時儲能上展現(xiàn)出顯著的成本優(yōu)勢;氫基能源在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)中具有重要應(yīng)用價(jià)值，未來將發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用。
關(guān)鍵詞：新型電力系統(tǒng);氫基能源;可再生能源消納;火電;低碳轉(zhuǎn)型;長時儲能技術(shù)中圖分類號：TK91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
在當(dāng)今全球能源體系的深刻變革中，能源的供需格局、貿(mào)易流向、轉(zhuǎn)型路徑和價(jià)格體系受到巨大沖擊。中國能源安全問題依然嚴(yán)峻，預(yù)計(jì)2024 年需進(jìn)口原油5 億t、天然氣1.3 億t，以彌補(bǔ)國內(nèi)能源缺口[1]。氫能作為能源綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，其戰(zhàn)略地位正逐步上升。而通過可再生能源制取的綠氫，正加速替代傳統(tǒng)的灰氫和藍(lán)氫，且其已拓展至綠氨和綠色甲醇領(lǐng)域，推動著化石能源的清潔化進(jìn)程[2]。據(jù)《中國氫能行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與投資前景預(yù)測報(bào)告(2023—2030 年)》，2022 年制氫技術(shù)結(jié)構(gòu)中，以煤制氫為主導(dǎo)技術(shù)( 占62%)，天然氣制氫次之( 占19%)，醇類制氫為第3( 占15%)，電解水制氫所占份額有限( 占4%)，這反映出中國制氫技術(shù)路徑多元，但仍需整合優(yōu)化[3]。
中國氫能戰(zhàn)略規(guī)劃正加速推進(jìn)，氫能的實(shí)際應(yīng)用范圍在逐步擴(kuò)大。2021 年實(shí)施“氫進(jìn)萬家”與燃料電池汽車示范項(xiàng)目，極大地深化了氫能應(yīng)用 [4]。隨后，國務(wù)院印發(fā)的《2030 年前碳達(dá)峰行動方案》、國家發(fā)展改革委與國家能源局發(fā)布的《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》分別明確了氫能對“雙碳”目標(biāo)的貢獻(xiàn)與儲能示范路徑 [5]。此外，國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035 年)》確立了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，以及是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體;2022 年，國家發(fā)展改革委、國家能源局等9 部門聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》再次強(qiáng)調(diào)了制氫對可再生能源消納的重要性，力推綠氫示范基地建設(shè)與電解槽技術(shù)創(chuàng)新。2024年11 月8 日第14 屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第12次會議通過了《中華人民共和國能源法》，并于2025 年1 月1 日起正式施行，氫能首次被納入國家能源管理體系，與煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源并列。
“雙碳”戰(zhàn)略下，中國致力于構(gòu)建靈活高效的新型電力系統(tǒng)。制氫可作為靈活負(fù)荷，能夠有效提升可再生能源消納，驅(qū)動能源體系的低碳轉(zhuǎn)型。同時，儲氫所具有的長時儲能優(yōu)勢能夠進(jìn)一步優(yōu)化能源配置。針對“西電東送”和“沙戈荒”基地開發(fā)，綠氫、綠氨、綠色甲醇的管道輸送可以作為特高壓傳輸?shù)暮髠溲a(bǔ)充，提升項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性和靈活性 [6-8]。然而，在當(dāng)前電力系統(tǒng)中，盡管可再生能源電力( 比如：風(fēng)電、光伏發(fā)電) 的發(fā)展矚目，但受限于電網(wǎng)調(diào)峰能力低、儲能技術(shù)差和跨區(qū)域調(diào)度協(xié)調(diào)復(fù)雜等因素，大量可再生能源電力難以有效消納。同時，火電在發(fā)電方式中仍占主導(dǎo)地位，但其低碳轉(zhuǎn)型過程挑戰(zhàn)巨大，技術(shù)革新與結(jié)構(gòu)調(diào)整的任務(wù)艱巨