構(gòu)建新型能源體系是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措。新型能源體系以非化石能源為供應(yīng)主體、化石能源為兜底保障、新型電力系統(tǒng)為關(guān)鍵支撐、綠色智慧節(jié)約為用能導(dǎo)向。綠色電能、氫能都是新型能源體系的重要組成部分。我國電力行業(yè)在促進(jìn)新能源發(fā)展、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、數(shù)智化賦能等方面已經(jīng)處于全球領(lǐng)先地位，同時(shí)我國也是全球最大的氫生產(chǎn)國和應(yīng)用市場(chǎng)。在全面謀劃“十五五”新型能源體系建設(shè)發(fā)展之際，如何統(tǒng)籌電與氫協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型，成為亟需深入探討的問題。

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)對(duì)優(yōu)化調(diào)節(jié)能力提出新要求

截至2024年底，我國風(fēng)光新能源裝機(jī)容量達(dá)14.5億千瓦，首次超過火電裝機(jī)規(guī)模。隨著裝機(jī)占比大幅增加，新能源的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性導(dǎo)致電力系統(tǒng)面臨著短期調(diào)峰能力不足、季節(jié)性供需失衡、極端天氣下的供電穩(wěn)定性下降等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。未來在風(fēng)光等新能源成為主體電源的情況下，長(zhǎng)時(shí)間的無風(fēng)、陰雨等情況將對(duì)電力供應(yīng)可靠性產(chǎn)生越來越大的影響。新型電力系統(tǒng)對(duì)于調(diào)節(jié)能力，特別是長(zhǎng)期調(diào)節(jié)能力的需求越來越迫切。

綠氫是為新型電力系統(tǒng)提供長(zhǎng)時(shí)間尺度調(diào)節(jié)能力的可行方案。在負(fù)荷側(cè)，制氫電解槽功率可調(diào)節(jié)，能夠與新能源的波動(dòng)性相匹配，可大幅提升需求側(cè)的靈活性;在電源側(cè)，氫發(fā)電設(shè)備是可控電源，有望成為新型電力系統(tǒng)中重要的零碳可調(diào)節(jié)能力來源。電制氫、氫發(fā)電設(shè)備的大規(guī)模接入，可以顯著增強(qiáng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性，提高電力安全保供能力。

綠氫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展面臨經(jīng)濟(jì)性和輸送消納難題

綠氫能夠?yàn)樾滦碗娏ο到y(tǒng)提供靈活性、成為新型能源體系重要組成部分的前提，是其具有足夠大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。當(dāng)前我國綠氫產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入規(guī)模化示范階段，但在發(fā)展進(jìn)程中仍然面臨著經(jīng)濟(jì)性差、綠氫消費(fèi)規(guī)模不足、儲(chǔ)運(yùn)不便等難題。

經(jīng)濟(jì)性方面，實(shí)際運(yùn)行的電解水制氫成本往往在25元/千克以上，遠(yuǎn)高于灰氫(天然氣制氫或煤制氫)7-10元/千克的制氫成本，與藍(lán)氫(化石能源制氫+CCS)約20元/千克的成本也還有差距。  

需求方面，目前94%的氫氣和70%的綠氫消費(fèi)集中在化工領(lǐng)域，氫主要作為原材料使用，而在能源領(lǐng)域消費(fèi)需求微乎其微，氫能消費(fèi)規(guī)模的不足限制了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。綠氫認(rèn)證體系尚未統(tǒng)一，下游產(chǎn)業(yè)難以量化減碳價(jià)值，也制約了市場(chǎng)積極性。  

輸送配置方面，氫的大規(guī)模輸送缺乏經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)手段。我國清潔能源資源與能源需求在地理關(guān)系上存在逆向分布，這決定了綠氫與綠電一樣存在如何從生產(chǎn)基地向需求中心輸送的問題，解決這個(gè)問題是氫能實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的前提。  

電氫協(xié)同對(duì)于解決兩個(gè)行業(yè)發(fā)展難題至關(guān)重要  

綠氫來自于綠電，綠氫也可以發(fā)電，電和氫兩個(gè)能源品種可以方便地相互轉(zhuǎn)化，電氫協(xié)同在技術(shù)上具備可行性;電便于傳輸，氫易于存儲(chǔ)，電氫協(xié)同充分發(fā)揮兩個(gè)能源品種的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)1+1>2的價(jià)值體現(xiàn)。  

在能源生產(chǎn)端，電氫協(xié)同可改變新能源單一開發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)新能源高效利用、多元轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定供應(yīng)。如果新能源基地僅生產(chǎn)電力，需要配套大量火電、抽蓄或新型儲(chǔ)能等調(diào)節(jié)設(shè)施，才能實(shí)現(xiàn)電力的穩(wěn)定可靠供應(yīng)或外送。而采用電氫協(xié)同的方式，利用電制氫設(shè)備的可調(diào)節(jié)性，在風(fēng)光富余時(shí)段制氫并進(jìn)一步制成氨、甲醇或其他高價(jià)值下游產(chǎn)品，充分提高新能源利用效率，將電源基地轉(zhuǎn)換為電氫氨醇聯(lián)產(chǎn)基地;還可以配置部分氫燃機(jī)、氫燃料電池等氫發(fā)電設(shè)備，在風(fēng)光不足時(shí)段提高對(duì)外供電的可靠性。  

在能源消費(fèi)端，電氫協(xié)同可拓寬新能源終端應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷中心能源可靠供應(yīng)。在化工、冶金、航空、航海等難以直接電氣化的終端用能領(lǐng)域，綠氫及其下游的綠氨綠甲醇等是實(shí)現(xiàn)用能低碳化的關(guān)鍵。預(yù)計(jì)2030年，用能中心(如中東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū))包括氫能交通、氫冶金、氫發(fā)電等用氫場(chǎng)景進(jìn)一步增加，用氫量達(dá)千萬噸規(guī)模，氫在終端能源占比不斷提高后，電氫協(xié)同能夠發(fā)揮較好的效果。電氫氨醇多能源品種共同滿足用戶的多樣化需求，促進(jìn)新能源的高效利用。另一方面，氫發(fā)電設(shè)備也可以作為負(fù)荷中心的零碳可靠支撐電源，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。  

在能源輸送方面，電氫協(xié)同提高能源配置綜合效率和經(jīng)濟(jì)性。輸電與輸氫都是能源大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送方式，選擇哪種需要綜合考慮下游終端需求、上游新能源基地配置和輸送經(jīng)濟(jì)性等多重因素。通常在同樣設(shè)備利用率情況下，輸電相比輸氫的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性更好。如特高壓直流輸電技術(shù)的輸電價(jià)格(含稅)可低至0.03~0.05元/kWh/千km，相比管道輸氫(0.07~0.1元/kWh/千km)有明顯的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。挖掘利用堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的輸送能力，采用“輸電代輸氫”與直接輸氫(氨、醇)相結(jié)合的模式，能夠充分發(fā)揮輸電技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢(shì)和儲(chǔ)氫(氨、醇)大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間的能量存儲(chǔ)功能，提高能源配置的靈活性和能源運(yùn)輸?shù)木C合效率。  

開展電氫協(xié)同有利于解決電與氫兩個(gè)行業(yè)發(fā)展面臨的難題。在能源轉(zhuǎn)型的背景下，電力系統(tǒng)面臨的電力可靠供應(yīng)和新能源高效消納雙重壓力，需要多措并舉提升靈活性;氫能的發(fā)展也受限于儲(chǔ)運(yùn)配置難題。如果二者獨(dú)立解決各自的問題，意味著需要付出巨大成本開展大量新型儲(chǔ)能、輸氫管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。結(jié)合不同場(chǎng)景因地制宜開展電氫協(xié)同，可以解決電力系統(tǒng)“長(zhǎng)周期”靈活調(diào)節(jié)資源稀缺問題，有效提高保障電力供應(yīng)安全的能力;同時(shí)拓展氫能應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)氫能在發(fā)電、交通等多領(lǐng)域協(xié)同，破解綠氫資源輸送難題，為構(gòu)建新型能源體系提供全方位支撐。  

開展電氫協(xié)同有利于新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的培育和發(fā)展。電氫協(xié)同涉及多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，將促進(jìn)電解槽、燃料電池、氫燃?xì)廨啓C(jī)、儲(chǔ)氫材料、加氫機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈的加速完善。電氫協(xié)同也將激活新型能源服務(wù)生態(tài)，形成電氫冷熱一體化能源服務(wù)模式，促進(jìn)能源聚合商、數(shù)字調(diào)度服務(wù)商發(fā)展，構(gòu)建新型能源互聯(lián)體系，形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。  

開展電氫協(xié)同有利于提升能源安全自主保障能力。通過打造“綠電東送”、“綠氫東輸”雙通道，高效匹配資源與需求，實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源自主。通過電氫協(xié)同促進(jìn)多元化能源供應(yīng)體系的構(gòu)建，在能源、交通等領(lǐng)域替代化石能源，降低化石能源依賴和能源供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，保障國家能源安全。  

關(guān)于“十五五”及中長(zhǎng)期電氫協(xié)同規(guī)劃的若干思考和建議  

一是明確氫能定位，完善頂層設(shè)計(jì)。從第一性原理出發(fā)對(duì)電氫關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確定位，應(yīng)秉持“宜電則電、宜氫則氫”的原則。綠氫是綠電的衍生品，應(yīng)用過程必然帶來能量損失和效率遞降。應(yīng)明確綠氫及綠氨、綠甲醇的應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)展路徑，重點(diǎn)放在電能無法直接應(yīng)用的領(lǐng)域。同時(shí)，明確氫能主管部門職責(zé)，研究明確氫能定位和中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)，統(tǒng)籌規(guī)劃電氫協(xié)同生產(chǎn)配置網(wǎng)絡(luò)布局;建立跨部門協(xié)調(diào)機(jī)制，統(tǒng)籌電力、化工、交通等領(lǐng)域用能發(fā)展規(guī)劃;將電氫協(xié)同納入“十五五”能源專項(xiàng)規(guī)劃，制定分階段發(fā)展目標(biāo)。  

二是強(qiáng)化政策支持，健全市場(chǎng)機(jī)制。在生產(chǎn)端出臺(tái)激勵(lì)政策，給予綠氫生產(chǎn)補(bǔ)貼，使其更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，從而吸引更多的企業(yè)和投資者進(jìn)入綠氫生產(chǎn)領(lǐng)域，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展。在應(yīng)用方面，應(yīng)完善全國碳市場(chǎng)建設(shè)，鼓勵(lì)化工企業(yè)通過綠氫替代降低碳排放。同時(shí)推動(dòng)氫能參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng)，探索建立氫儲(chǔ)能容量電價(jià)機(jī)制。要讓綠氫“用得起”、“用得上”“用得好”。  

三是加大技術(shù)攻關(guān)力度，突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。設(shè)立氫能產(chǎn)業(yè)基金支持電氫協(xié)同相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，組織產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢(shì)力量協(xié)同攻關(guān)。重點(diǎn)研發(fā)適應(yīng)新能源的構(gòu)網(wǎng)型電解水制氫技術(shù)，寬負(fù)荷波動(dòng)的柔性合成氨、甲醇工藝，重型純氫燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)等。開展大規(guī)模純氫管道示范工程，攻克輸氫管道、大規(guī)模儲(chǔ)氫相關(guān)技術(shù)和裝備，積累大規(guī)模氫儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。  

四是打造標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)國際合作。盡快建立健全電氫協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保各環(huán)節(jié)的安全、可靠、高效運(yùn)行，引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新方向。同時(shí)，應(yīng)積極參與國際綠氫標(biāo)準(zhǔn)制定，鼓勵(lì)中國氫能產(chǎn)業(yè)鏈走出去，支持企業(yè)布局海外綠氫基地，提升國際競(jìng)爭(zhēng)力。

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