6月6日,儲(chǔ)能圓桌派會(huì)議第三期在線上順利召開。會(huì)議由儲(chǔ)能領(lǐng)跑者聯(lián)盟主辦,TCL 科技集團(tuán)股份有限公司戰(zhàn)略投資部韓啟明主持。
本期圓桌派主題為“氫儲(chǔ)能相關(guān)熱點(diǎn)”,我們特邀了國電投氫能首席技術(shù)官柴茂榮教授、中國電建集團(tuán)海外事業(yè)部高級(jí)主管李菲、隆基氫能市場(chǎng)部負(fù)責(zé)人薛蔚茹以及上海申銀萬國證券研究所高級(jí)分析師查浩四位嘉賓。本次會(huì)議,四位嘉賓通過對(duì)政策解讀、電力行業(yè)的相關(guān)應(yīng)用、氫儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行梳理及闡述,指出目前氫儲(chǔ)能系統(tǒng)存在的熱點(diǎn)和痛點(diǎn),并對(duì)氫儲(chǔ)能在未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》政策解讀
近日,政策端對(duì)氫儲(chǔ)能的關(guān)注與支持正在持續(xù)升溫,《規(guī)劃》提出要積極開展氫儲(chǔ)能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場(chǎng)景的示范。探索氫能跨能源網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化潛力,探索培育“風(fēng)光發(fā)電+氫儲(chǔ)能”一體化應(yīng)用新模式,促進(jìn)電能、熱能、燃料等異質(zhì)能源之間的互聯(lián)互通。此前,《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》也將氫儲(chǔ)能列入重點(diǎn)發(fā)展的新型儲(chǔ)能技術(shù)。氫儲(chǔ)能正成為新能源領(lǐng)域一大熱詞,許多氫儲(chǔ)能示范項(xiàng)目在全國也正悄然開展。在線上圓桌討論中,四位嘉賓基于不同的角度分享了自己的觀點(diǎn)。
針對(duì)這個(gè)議題,柴茂榮教授談到“氫儲(chǔ)能的密度非常大,未來我們國家會(huì)從現(xiàn)有的化石能源往可再生能源為主體的新型電力系統(tǒng)來發(fā)展。在這樣的背景下,通過電-氫-電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)儲(chǔ)能,國電投也在積極推動(dòng)兆瓦級(jí)PEM制氫項(xiàng)目。”
從《規(guī)劃》中不難看出,可再生能源制氫是主要發(fā)展方向,尤其是以PEM制氫為基礎(chǔ)的電-氫-電互變技術(shù),為儲(chǔ)能技術(shù)提供了新思路。目前,全球范圍內(nèi)能源轉(zhuǎn)型正在加速進(jìn)行,氫能作為一種新型清潔能源,將在未來能源供給占比中的比例逐漸增加,這也為氫儲(chǔ)能發(fā)展提供了更大的市場(chǎng)空間。此外,《規(guī)劃》明確了氫的能源屬性,是未來國家能源體系的組成部分。李菲補(bǔ)充道,《規(guī)劃》不僅明確了氫能在能源系統(tǒng)的戰(zhàn)略性定位,而且從側(cè)面為業(yè)界人士增強(qiáng)了信心。
氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和項(xiàng)目探索
國際能源署(IEA)數(shù)據(jù)顯示,全球累計(jì)登記氫能項(xiàng)目達(dá)982個(gè)。在氫儲(chǔ)能項(xiàng)目領(lǐng)域,德、美、日等國家起步較早,在氫能的電力行業(yè)應(yīng)用發(fā)展方面已處于世界領(lǐng)先水平,并且多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)取得了較大成果。而目前國內(nèi)氫儲(chǔ)能項(xiàng)目大多還處于示范應(yīng)用階段。
據(jù)EESA不完全統(tǒng)計(jì),自2021年以來,我國已有22項(xiàng)氫儲(chǔ)能相關(guān)項(xiàng)目在建或者已經(jīng)建成。值得一提的是,今年5月25日,寧波慈溪?dú)潆婑詈现绷魑⒕W(wǎng)示范工程正式開工,該項(xiàng)目具有國際領(lǐng)先技術(shù)指標(biāo)的制氫、儲(chǔ)氫技術(shù),將形成集科研、制取、儲(chǔ)運(yùn)、交易、應(yīng)用一體化的氫能產(chǎn)業(yè)體系。去年9月,安徽六安建設(shè)的國內(nèi)第一個(gè)兆瓦級(jí)氫能源儲(chǔ)能電站正式滿負(fù)荷運(yùn)行調(diào)試成功,這也是首次實(shí)現(xiàn)兆瓦級(jí)氫儲(chǔ)能在電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用。去年11月,全球規(guī)模最大的氫儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目——張家口200MW/800MWh 氫儲(chǔ)能發(fā)電工程順利通過評(píng)審,標(biāo)志著我國氫能在大規(guī)模儲(chǔ)能調(diào)峰應(yīng)用場(chǎng)景邁出實(shí)質(zhì)性一步。
“從項(xiàng)目端來看,隆基近期也成功入圍中石化首個(gè)萬噸級(jí)的綠氫示范項(xiàng)目,經(jīng)研發(fā)攻關(guān),隆基氫能的堿水制氫系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)并達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。” 薛蔚茹向大家分享了隆基目前在氫能領(lǐng)域做出的一些探索。
根據(jù)國際可再生能源署(IRENA)近期發(fā)布的2022年可再生能源發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示,2021年全球可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量新增295GW,同比增長6%。IEA發(fā)布的《2050年凈零排放:全球能源部門路線圖》指出,至2050年,可再生能源發(fā)電將占全球總發(fā)電量的88%。隨著間歇性可再生能源發(fā)電量占比的提高,電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)將越來越多。基于多年的電力行業(yè)研究背景,查浩提到,“氫能包括氫儲(chǔ)能的發(fā)展跟電力系統(tǒng)和雙碳目標(biāo)關(guān)聯(lián)度還是較好的。目前電力系統(tǒng)存在三大挑戰(zhàn):第一個(gè)是平衡的問題;第二個(gè)是跨省區(qū)送電問題;第三個(gè)是抗風(fēng)險(xiǎn)能力弱。氫能在電力系統(tǒng)中有很多獨(dú)特的定位,我覺得是無可替代的。”
氫儲(chǔ)能在電力行業(yè)中的應(yīng)用場(chǎng)景
氫能應(yīng)用從交通領(lǐng)域起步,逐步引入發(fā)電領(lǐng)域,為電力系統(tǒng)靈活性構(gòu)建做出貢獻(xiàn),助力新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。
1可再生能源消納
風(fēng)電光伏裝機(jī)的跨越式增長會(huì)帶來消納難題,而氫儲(chǔ)能可以在電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式能源發(fā)電、氫能儲(chǔ)放電、負(fù)荷用電的“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)同,可以有效解決可再生能源消納問題,提高能源發(fā)電利用率。
2數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排
柴教授從電力央企視角出發(fā),認(rèn)為數(shù)據(jù)中心作為“能耗大戶”,是氫儲(chǔ)能重要的應(yīng)用場(chǎng)景。2021年7月14日,工信部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》明確:支持探索利用鋰電池、儲(chǔ)氫和飛輪儲(chǔ)能等作為數(shù)據(jù)中心多元化儲(chǔ)能和備用電源裝置,這一規(guī)劃為氫儲(chǔ)能在電力行業(yè)擴(kuò)大了市場(chǎng)。據(jù)悉,今年3月22日,四川中核國興科技有限公司與聯(lián)想新視界(北京)科技有限公司在成都舉行全面合作協(xié)議簽約儀式,將打造全國首個(gè)氫能零碳數(shù)據(jù)中心。
針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景這個(gè)議題,李菲提出了更進(jìn)一步的觀點(diǎn),他認(rèn)為不應(yīng)該把氫儲(chǔ)能僅局限在電力行業(yè)里面,這樣就限制了它的發(fā)展,而應(yīng)該積極探索多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景,例如煤化工行業(yè)、冶金行業(yè)以及交通行業(yè)這些脫碳困難、需要“氫能”的領(lǐng)域,來充分發(fā)揮氫能脫碳潛力,助力電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型。
氫儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性
除了應(yīng)用場(chǎng)景分析,各位嘉賓同時(shí)也非常關(guān)注氫儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。柴教授提到,“具體應(yīng)用場(chǎng)景需要根據(jù)氫的成本價(jià)格來定,隨著成本降低,應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)擴(kuò)張。”薛蔚茹指出“只有可再生能源消納站穩(wěn)腳跟,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)性之后,氫儲(chǔ)能未來應(yīng)用場(chǎng)景的市場(chǎng)才會(huì)更好。”未來,在各應(yīng)用場(chǎng)景下如何實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)有待進(jìn)一步研究。查浩補(bǔ)充道,“我覺得更多的是展望氫儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)中長期地位,如何把氫整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成本盡快降下來,對(duì)于早日實(shí)現(xiàn)整個(gè)氫儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性是很重要的。”
成本問題確實(shí)是我國氫儲(chǔ)能的一大痛點(diǎn),目前我國氫儲(chǔ)能項(xiàng)目仍處于商業(yè)化初期階段,氫儲(chǔ)能造價(jià)還處在高位,經(jīng)濟(jì)性難題尚待突破。由于制氫技術(shù)成本較高,制約了其發(fā)展速度。從制氫環(huán)節(jié)來看,電能成本占據(jù)了制氫成本的60%左右,未來可以和“三北”地區(qū)的風(fēng)光基地聯(lián)合發(fā)展,通過利用棄電、低價(jià)電量等優(yōu)勢(shì),大幅消減制氫成本,提高氫能經(jīng)濟(jì)利用性。
今后,隨著氫能產(chǎn)業(yè)逐漸趨于成熟,氫儲(chǔ)能將在電力系統(tǒng)應(yīng)用中得到逐步推廣,并不斷拓展多元化示范應(yīng)用場(chǎng)景。
氫儲(chǔ)能技術(shù)VS其他主流儲(chǔ)能技術(shù)
相對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能而言,氫儲(chǔ)能更加適合長時(shí)儲(chǔ)能的場(chǎng)景氫儲(chǔ)能技術(shù)的原理在于,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(tài)、低溫液態(tài)、有機(jī)液態(tài)或固態(tài)材料等形式儲(chǔ)存起來,實(shí)現(xiàn)電氫綠色轉(zhuǎn)換;在用電高峰期,再將儲(chǔ)存的氫通過燃料電池或氫氣透平裝置進(jìn)行發(fā)電,饋入電網(wǎng)。
當(dāng)間歇性可再生能源發(fā)電量占比超過50%時(shí),電力部門將不僅需要增強(qiáng)日內(nèi)靈活性,還需要季節(jié)性儲(chǔ)能技術(shù)以靈活應(yīng)對(duì)電力供需季節(jié)性失衡以及極端天氣事件。而氫儲(chǔ)能具有大規(guī)模長周期的優(yōu)勢(shì),未來市場(chǎng)潛力巨大。
伴隨電動(dòng)汽車和化學(xué)電池技術(shù)的發(fā)展,電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)近幾年發(fā)展最為迅速。近5年,鋰電池能量密度提高了1倍以上、循環(huán)壽命提高了2至3倍。但若需要進(jìn)行長周期的儲(chǔ)能,如跨季節(jié)儲(chǔ)能,會(huì)受到其容量的限制。李菲指出,“相對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能而言,氫儲(chǔ)能更加適合長時(shí)間跨區(qū)域的場(chǎng)景。”從規(guī)模儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性上看,固定式規(guī)?;瘍?chǔ)氫比電池儲(chǔ)電的成本低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
相對(duì)于抽水蓄能而言,氫儲(chǔ)能可擴(kuò)展性較強(qiáng),受地理和資源的限制較少目前技術(shù)成熟度較高的大規(guī)模商業(yè)化儲(chǔ)能技術(shù)還有抽水蓄能,但抽水蓄能容易受到地理?xiàng)l件的限制,選址較為困難,且生態(tài)影響大、建設(shè)周期長。而氫儲(chǔ)能可擴(kuò)展性較強(qiáng),受地理和資源的限制較少。
由此可見,傳統(tǒng)、單一的儲(chǔ)能方式難以滿足復(fù)雜狀態(tài)下的電力調(diào)節(jié)需求。相較之下,氫氣的儲(chǔ)能屬性使其具備跨時(shí)間和空間、靈活應(yīng)用、清潔高效的潛力。對(duì)此,查浩表示“目前可能抽水蓄能挑大梁,未來整個(gè)氫的長時(shí)儲(chǔ)能功能是無可替代的,期待的點(diǎn)也會(huì)更多。”
氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸及前景展望
氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的并不像想象中那樣一帆風(fēng)順,還面臨著諸多挑戰(zhàn)。柴教授提到, “目前瓶頸主要有兩個(gè),一個(gè)是政策法律法規(guī)方面需要國家扶持,還有一個(gè)是開發(fā)技術(shù)的同時(shí)應(yīng)該把成本降下來。”
1質(zhì)子交換膜、碳紙、催化劑等核心技術(shù)亟待國產(chǎn)化
柴茂榮教授呼吁,大家應(yīng)當(dāng)聯(lián)合起來,重點(diǎn)突破“卡脖子”技術(shù),把整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈做大做強(qiáng)做全。發(fā)展氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè),需要在保證安全的前提下,強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新,驅(qū)動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)高品質(zhì)發(fā)展,支持相關(guān)領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、應(yīng)用示范與推廣。對(duì)此,李菲補(bǔ)充道,在技術(shù)層面,比如質(zhì)子交換膜、碳紙、催化劑等部件的關(guān)鍵材料國產(chǎn)化程度較低,這也是氫儲(chǔ)能項(xiàng)目成本居高難下的重要原因。除了技術(shù)方面,氫儲(chǔ)能在商業(yè)化應(yīng)用的各個(gè)環(huán)節(jié)也存在不少瓶頸,商業(yè)模式并沒有完全建立。
2產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期,政策法律法規(guī)方面需要國家扶持
在影響氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的諸多制約因素中,“成本居高不下”備受關(guān)注。在短期無法上量的情況下,補(bǔ)貼就是降本的另一個(gè)選擇。從各地區(qū)來看,自國家出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃后,各省市紛紛出臺(tái)了不同程度的補(bǔ)貼和獎(jiǎng)勵(lì)政策,這些政策間接推動(dòng)了氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的示范和規(guī)?;?。對(duì)此,薛蔚茹提出三點(diǎn)呼吁:一是定義“綠氫”的標(biāo)準(zhǔn)。明確“十四五”、“十五五”期間“綠氫”占比,提出“綠氫”產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑,提高“綠氫在工業(yè)脫碳中作用和價(jià)值,鼓勵(lì)用可再生能源水電解制氫;二是將綠氫管理納入能源管理體系,制定綠氫價(jià)格政策,例如降低利率。同時(shí)給予綠氫適當(dāng)補(bǔ)貼,繼續(xù)深化完善碳交易市場(chǎng),例如提升碳價(jià);三是在可再生能源發(fā)電優(yōu)勢(shì)區(qū)且為綠氫消納區(qū)建立國家級(jí)大型綠氫“領(lǐng)跑者”示范基地,鼓勵(lì)推廣先進(jìn)產(chǎn)品技術(shù),打通產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)“制儲(chǔ)輸用”一體化。
針對(duì)氫儲(chǔ)能未來發(fā)展方向,查浩指出“氫儲(chǔ)能這個(gè)環(huán)節(jié),可能目前三五年更多的是起牽頭作用,為氫能中長期發(fā)展提供更堅(jiān)強(qiáng)的后盾。”
實(shí)際上,針對(duì)氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)存在的問題,從國家到地方,從行業(yè)到企業(yè),已經(jīng)在不斷尋求破解之法。隨著行業(yè)布局的完善,氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的人才隊(duì)伍建設(shè)不斷加強(qiáng),技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力不斷提升,相信在未來,氫儲(chǔ)能作為一種有著諸多無可比擬優(yōu)勢(shì)的技術(shù)方式,將在我國以及全球能源轉(zhuǎn)型與碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)中占據(jù)戰(zhàn)略地位。
原標(biāo)題:氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)