中國儲能網(wǎng)訊：9月10-11日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院、南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院聯(lián)合100余家機(jī)構(gòu)共同支持的碳中和能源高峰論壇暨第三屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會在深圳召開。此次大會主題是“綠色、經(jīng)濟(jì)、安全、發(fā)展”。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的600余家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，1317位嘉賓參加了本屆大會。
10日下午，中能建氫能源有限公司生產(chǎn)管理部總經(jīng)理助理、高級工程師孫翔受邀在“長時儲能技術(shù)及應(yīng)用專場”分享了主題報告，主題為《氫能在未來能源中的作用及廣義的氫儲能》。
孫翔：各位行業(yè)專家、同事，大家下午好！我今天分享的題目是“氫能在未來能源中的作用及廣義氫儲能”。
匯報分為三個方面：一是氫在未來能源中的作用，第二是可再生能源制氫與廣義氫儲能，第三是中國能建典型氫能項目介紹。
首先分享幾個關(guān)鍵詞，一個是能源革命，雙碳目標(biāo)真正開啟了我國由化石能源為主的能源向風(fēng)、光、水、氫、儲等清潔綜合能源的革命，當(dāng)然這個能源革命是先立后破的，要建立一個安全穩(wěn)定的能源系統(tǒng)。第二是百年未有之大變局。我們回顧能源的發(fā)展，傳統(tǒng)能源無論是火電、核電還是燃機(jī)，這些電力能源系統(tǒng)建設(shè)大部分是從國外引進(jìn)的技術(shù)。但是新的能源系統(tǒng)的構(gòu)建則要發(fā)揮中國自己的解決方案，比如說我們的特高壓已經(jīng)全球領(lǐng)先，風(fēng)電、光伏已經(jīng)彎道超車，未來氫能、儲能有好的市場，又有好的技術(shù)基礎(chǔ)，我相信一定也可以彎道超車。第三是人類命運共同體，發(fā)展氫能也好，儲能也好，最終是實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的溫控目標(biāo)，以及實現(xiàn)中國能源安全，實現(xiàn)自給自足的重要環(huán)節(jié)。
今天是儲能專場，我簡單給大家匯報一下氫能的一些情況。氫能既有能源屬性，還有原料屬性，同時還可以做一些還原劑。在能源屬性上，它可以在交通、發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用。在原料屬性上，它更多的可以用在傳統(tǒng)的化工領(lǐng)域，在合成氨和甲醇方面，也就是化工原料，大部分是碳、氫、氧，氫是重要的能源。冶金這一塊可以替代焦炭作為還原劑在鋼鐵冶煉中應(yīng)用，同時氫能也是能源耦合的中心，是傳統(tǒng)化石能源高效利用的一個重要的轉(zhuǎn)換途徑，尤其現(xiàn)在是高比例可再生能源發(fā)展，氫能也是作為一個重要的支撐。
未來我國高比例可再生能源發(fā)展的氫能電力，它是波動的綠電，我們可以過濾一下，它穩(wěn)定的部分可以作為綠電，同時衍生波動的部分，可以把它制成氫，替代傳統(tǒng)的化石能源，在發(fā)電、化工以及交通和冶煉領(lǐng)域，實現(xiàn)整個能源的清潔替代，是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要途徑。
在雙碳背景下，氫能源和它的原料屬性發(fā)揮的作用越來越大，這里給出一組預(yù)測數(shù)據(jù)，到2060年中國的氫能需求量將達(dá)到10000萬噸，其中作為原料大概在5000萬噸，作為交通領(lǐng)域的能源大概是4000萬噸，造成能量載體大概是1000萬噸。
氫能對新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建也起到重要的作用，表現(xiàn)在三個方面，一是在制氫站這一塊，它可以作為一個可調(diào)節(jié)的負(fù)荷，這一塊就是和波動的新能源結(jié)合得非常好的，波動的部分我可以把它吃掉，剩余的穩(wěn)定的部分我是可以上網(wǎng)的，其實這也是一種更廣義的儲能。第二是可以作為氫-電耦合的模式，支撐高比例可再生能源的發(fā)展。第三是零碳的能源載體。
預(yù)測到2060年，中國的可再生能源裝機(jī)容量將達(dá)到46億千瓦，電解水制氫這一塊將消納掉10億千瓦左右。
現(xiàn)在的大規(guī)模長周期儲能，壓縮空氣儲能、抽水蓄能是一個重要的技術(shù)，未來隨著技術(shù)的進(jìn)步，氫能在長周期、大規(guī)模的儲能上應(yīng)該會逐步亮相。
氫能也可以作為能源的傳送載體，除了電網(wǎng)之外，我可以把西部地區(qū)、三北地區(qū)豐富的可再生能源制成氫，通過管道或者是氫的衍生物甲醇和合成氨，緩解中國的電網(wǎng)壓力。現(xiàn)在新能源的利用小時數(shù)，光伏在好一點的地方是1500小時，風(fēng)電好一點的地方在3000小時，如果未來這些光伏和風(fēng)電建全容量的電網(wǎng)，它的電網(wǎng)利用小時數(shù)平均也就2000多小時，比現(xiàn)在電網(wǎng)的平均利用小時數(shù)4000到5000小時是降低很多的。所以為什么兩網(wǎng)在電力基礎(chǔ)建設(shè)這一塊是落后于新能源，這是一個重要的原因。如果我的制氫可以吃掉波動的部分，更多穩(wěn)定的部分通過電網(wǎng)解決，電網(wǎng)的容量通道會大大環(huán)節(jié)，可以實現(xiàn)電網(wǎng)和新能源的快速匹配發(fā)展。
這幾年國家的氫能政策也是密集出臺，從2020年把氫作為一個能源，同時也發(fā)布了燃料電池示范城市的政策，這個類似電動車?yán)锏氖乔лv。同時發(fā)改委在十四五新型能源儲能中也是將氫能作為一個重要的儲能介質(zhì)，包括氨，它提到的是氫氨作為新型儲能介質(zhì)到2025年大規(guī)模應(yīng)用。還有去年發(fā)布的氫能中長期發(fā)展規(guī)劃，也是把氫能作為一個大規(guī)模長周期儲能的理想介質(zhì)，尤其是在重點任務(wù)這一塊提到，積極探索氫儲能，探索風(fēng)光水電+氫儲能一體化發(fā)展的模式。在這個政策下，內(nèi)蒙、河北、吉林等等很多大規(guī)模的新能源制氫的大基地就出現(xiàn)了，包括青海、甘肅在內(nèi)。
其實氫能是多能耦合的中心，無論是傳統(tǒng)化石能源在轉(zhuǎn)化中的高效利用，還是新能源的儲能或者能量轉(zhuǎn)換，它都是處于核心的位置，是提高多種能源互補耦合、綜合利用的重要途徑，也是實現(xiàn)能源的清潔低碳、高效利用的重要選擇。
剛才各位專家也都介紹了，未來大規(guī)模長時儲能是氫能源發(fā)展的剛需，對比一下這幾種儲能，我覺得目前相對成熟的，在大規(guī)模領(lǐng)域還是抽水蓄能，但是受制于建設(shè)周期、選址和對生態(tài)的影響，這一塊發(fā)展的相對比較緩慢。但是從去年開始，兩步電價制明確之后，大規(guī)模規(guī)劃了一批抽水蓄能，正在建設(shè)中，這個建設(shè)周期快的要4年，慢的要7到8年，這個周期是比較長的。在壓縮空氣儲能這一塊現(xiàn)在逐步實現(xiàn)了大規(guī)模的示范應(yīng)用，中能建數(shù)科集團(tuán)也建了幾個，我們在湖北應(yīng)城、山東泰安以及甘肅酒泉建了300MW級的壓縮空氣儲能，各項指標(biāo)都非常好，效率達(dá)到接近70%。其它的還有飛輪和超級電容，都是在小規(guī)?？焖夙憫?yīng)方面發(fā)揮作用。電化學(xué)儲能，鋰離子這一塊在用戶端，包括在車上用得比較多，在發(fā)電端更多的是調(diào)頻的應(yīng)用，或者是現(xiàn)在政府對很多新能源強配的儲能。政府強配的新能源儲能，真正發(fā)揮的作用并不大。剛才嚴(yán)老師也介紹了，“建而不用”是很大的問題。現(xiàn)在無論是政府還是電網(wǎng)，或者是新能源企業(yè)，都在探索共享儲能的發(fā)展模式，這一塊可能是液流電池現(xiàn)在發(fā)展應(yīng)用比較好的領(lǐng)域，電網(wǎng)建設(shè)、電網(wǎng)調(diào)度、電網(wǎng)運營，新能源企業(yè)交相應(yīng)的輔助服務(wù)費。
氫儲能有它的特性，它可以把電到氫再到電，可以解決可再生能源波動的短板，能夠吃掉波動的部分，這樣既穩(wěn)定了新能源上網(wǎng)電量，同時也為氫能產(chǎn)業(yè)提供了一個綠色的氫的通道。本身氫能的產(chǎn)業(yè)也很長，它有制取、利用，包括下游的燃料電池，還有一些傳統(tǒng)的化工的綠氫替代、冶金，這本身的產(chǎn)業(yè)鏈也是比較長的，它也是需要綠氫的。其實實現(xiàn)氫儲能是一個一舉兩得的過程。
但是氫儲能也有它的缺點，如果單純的電-氫-電的轉(zhuǎn)換效率是太低了，電到氫大概是7%的效率，氫再到電是50%到60%，整體下來只有30%左右的效率。同時，氫到電的過程燃料電池的造價也比較高，所以這一塊存在整體效率低、造價高的問題。
我們再回到儲能的初衷，儲能其實就是為了發(fā)電端和用戶端的動態(tài)平衡，電解水制氫在發(fā)電端就是一個動態(tài)的負(fù)荷，為了實現(xiàn)這個平衡，如果是用戶端需要這個負(fù)荷的時候，用戶本身是一個調(diào)節(jié)的負(fù)荷，我就可以降低規(guī)模，這個天平就平衡了。如果負(fù)荷側(cè)不需要的時候，我可以加大制氫負(fù)荷，實現(xiàn)動態(tài)平衡的調(diào)節(jié)，這也是一個儲能的過程。所以沒必要電到氫再返回電，其實電到氫的單相轉(zhuǎn)換就是一個很好的應(yīng)用。氫在下游的應(yīng)用市場很多，它可以作為能源，它就是一個儲能的過程，一種能源轉(zhuǎn)化成另一種能源，這也就是一個廣義的儲能過程。因為儲能不僅僅是儲電，也可以儲其它的能源。儲原料也可以，儲一個還原劑也可以，只要我把它轉(zhuǎn)化為其它的有用能源，維持動態(tài)平衡，就是一個廣義的儲能。
我們推薦的還是電到氫的單相轉(zhuǎn)換，電這一塊消納不穩(wěn)定的部分制氫，在下游的工業(yè)、交通里面利用。我們也做了一張圖，在碳中和的背景下，未來高比例增長的新能源，陸上新能源穩(wěn)定的部分可以通過超高壓的輸送，不穩(wěn)定的部分還是把它制成氫。海上風(fēng)電現(xiàn)在在沿海地區(qū)規(guī)劃也很多，近海淺水區(qū)域本身在負(fù)荷側(cè)可以全容量接到陸地上消納掉，未來海上風(fēng)電向遠(yuǎn)海深水區(qū)，制氫也是一個不錯的選擇，我制成氫之后，我的海底電纜、海上升壓站這一系列的東西都可以省略，制成氫之后，本身我在海上做成合成氨也好，做成其它的也好，作為類似于產(chǎn)天然氣的海上油氣平臺，本身就是一個產(chǎn)綠色能源的過程。氫這一塊是一個重要的能源載體。
存量的化石能源的高效利用，氫也是一個重要的途徑，這里就不展開講了。
氫儲能解決了儲能的問題，另外還可以解決運輸?shù)膯栴}。做成氫的衍生品，做成氨等等，都可以緩解大電網(wǎng)運輸?shù)膲毫Γ绻麑硪簹涞募夹g(shù)成熟，也可以事前千公里以上的液氫運輸半徑?？稍偕茉粗茪?，不僅拓展了氫的應(yīng)用領(lǐng)域，也拓展了氫的運輸通道。
再看現(xiàn)在可再生能源制氫的經(jīng)濟(jì)性，因為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，首先要政策的支持，最主要的還有幾個方面，一個是它的技術(shù)成熟度，一個是它的經(jīng)濟(jì)性，還有它的市場需求，市場需求就不用說了，傳統(tǒng)的灰氫市場替代非常大，另外是技術(shù)成熟度，現(xiàn)在電解水制氫的技術(shù)方案，應(yīng)該是通過多年的小規(guī)模電解水制氫應(yīng)用，只是把原來10方、20方的電解水制氫擴(kuò)展到1000方、2000方甚至更大的規(guī)模。
經(jīng)濟(jì)性這一塊，隨著化石能源價格的高企，前兩年煤炭、天然氣的制氫價格已經(jīng)其三北地區(qū)資源比較好的地方的制氫的價格持平，當(dāng)然今年煤炭價格有回落，我們可以對比一下，煤炭在1200到1400元的時候制出來的氫大概是16到20塊錢一公斤，現(xiàn)在新能源風(fēng)光資源好的地方，電價就是0.2元到0.25元之間，它制出來的氫也就對應(yīng)煤炭1200到1400價格的水平，去年煤炭是飆升到這個價格的，現(xiàn)在煤炭價格有所回落，但是總的來說煤炭是不可再生的，并且還有一系列的碳排放的壓力，未來這一塊新能源制氫的經(jīng)濟(jì)性逐漸會凸顯。再對比天然氣，天然氣現(xiàn)在的價格也不低，去年更高，對比三北地區(qū)的資源比較好的地方，跟天然氣制氫的價格是相當(dāng)?shù)模⑶椅覀兪且粋€天然氣進(jìn)口國，這里面有能源安全的問題，包括化工產(chǎn)品出口綠證需要的綠氫，可以實現(xiàn)綠證的附加值。
再看我們的市場分布，右邊這張圖是傳統(tǒng)的灰氫的產(chǎn)能分布，左邊是中國的風(fēng)資源分布，可以看到這兩個分布重疊度是比較高的，未來大規(guī)模的新能源制成氫，可以實現(xiàn)灰氫在市場這一塊的無縫替代。
當(dāng)然氫這一塊也要客觀看一下具體應(yīng)用在哪些方面，中國的電氣化已經(jīng)做得非常好了，能用電器化實現(xiàn)脫碳的，盡量通過電氣化實現(xiàn)脫碳，氫能主要用在電氣化沒法實現(xiàn)脫碳的地方，比如說重載電動領(lǐng)域，現(xiàn)在的電動重卡的續(xù)航只有200公里之內(nèi)，還要配3到5噸的大電池，這個電池占了它本身1/10左右的載重量，還有航空、航天、航海、鋼鐵冶煉，鋼鐵冶煉是需要焦炭的，以及化工領(lǐng)域，現(xiàn)在化工領(lǐng)域的電可以用綠電，但是化工原料沒法實現(xiàn)綠色化，氫作為一個綠色原料，包括它衍生的甲醇、氨都可以實現(xiàn)化工領(lǐng)域的深度清潔替代。
這是世界能源政治版圖，現(xiàn)在的能源政治版圖是基于地底下的天然氣和石油，未來的能源政治版圖就是新能源通過制成氫以及氫的衍生物（甲醇、氨）實現(xiàn)跨周期貿(mào)易，未來新能源發(fā)展好的國家相當(dāng)于現(xiàn)在的中東這些石油國家。解決了綠氫的運輸問題以及它衍生的產(chǎn)品運輸問題，也是實現(xiàn)廣義能夠安全的問題。
最后介紹一下中國能建在氫能領(lǐng)域的布局。
中國能建本來是一家建筑央企，服務(wù)于能源和基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域，現(xiàn)在也是向新能源和新基建、新產(chǎn)業(yè)（三新能建）轉(zhuǎn)型，也非常注重氫能的發(fā)展，同時也注重儲能的發(fā)展，中國能建提出一個中心、兩個支撐點。一個中心是以3060系統(tǒng)解決方案為中心，兩個支撐點是氫能和儲能，把氫能和儲能的地位提得非常高。同時也分別注冊50億成立了兩個公司，一個是氫能公司，一個是數(shù)科集團(tuán)。我所在的是氫能公司，是做氫能業(yè)務(wù)的投建運營一體化，產(chǎn)業(yè)研發(fā)平臺、技術(shù)研發(fā)平臺和技術(shù)應(yīng)用平臺。儲能成立的公司是數(shù)科平臺，主要是在壓縮空氣儲能一塊。
氫能源公司投資建設(shè)了一大批綠色氫基項目以及衍生的氫基化工項目，我們在甘肅蘭州、酒泉有大規(guī)模的綠色制氫基地，在內(nèi)蒙巴彥淖爾和吉林松原建立了大規(guī)模新能源制氫和新能源制氫衍生的氨和甲醇。中國能建在吉林松原規(guī)劃投資建設(shè)一個60萬噸的新能源制氫項目，一期20萬噸的制氫，2萬噸的綠色甲醇，并且配套800MW的新能源，這個項目是由我負(fù)責(zé)的。這個項目800MW的新能源中只有20%和電網(wǎng)相連，類似于一個跟電網(wǎng)弱電腦的孤網(wǎng)，新能源發(fā)的電通過高壓輸送到我的制氫站，一年制4萬噸氫，氫大部分用于合成氨和甲醇，這個項目實現(xiàn)了化工領(lǐng)域百分之百的綠色替代。我們傳統(tǒng)的化工要么來自煤頭、油頭，或者氣頭，這個化工項目百分之百由綠色新能源的電頭來支撐的，未來尤其是在三北地區(qū)，新能源資源好，同時又送不出去的這個場景，是可以大規(guī)模復(fù)制推廣利用的，并且這個項目跟電網(wǎng)也有一個弱連接，是20%的連接。這個項目因為在吉林松原，它更多面臨的是消納的問題，不是調(diào)節(jié)的問題，如果是調(diào)節(jié)的問題，這個比例可以提高到50%，電網(wǎng)的時候發(fā)電，電網(wǎng)不需要的制氫，可以和電網(wǎng)實現(xiàn)互動。但是那邊存在電網(wǎng)送不出的問題，所以只有20%跟電網(wǎng)連接，少量的送出電網(wǎng)，同時也可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)，實現(xiàn)廣義的儲能。當(dāng)然這個20%也有很多是抄作業(yè)的成分，內(nèi)蒙、河北很多地方都是20%上網(wǎng)。未來我們建議適當(dāng)?shù)奶岣弑壤?，實現(xiàn)整個能源的融合貫通。
這個項目的第二個特點是新能源和化工的深度耦合，中國能建本來是電力的建設(shè)企業(yè)，現(xiàn)在做了氫、氨和醇，它新能源電力和化工深度耦合的項目，也是促進(jìn)了兩個行業(yè)的融會貫通。
這個項目第三個特點，這個項目通過化工和新能源的匹配，中間設(shè)置一些新的技術(shù)，或者是化工也是電解水，實現(xiàn)的同時，化工下面的合成氨、合成甲醇也實現(xiàn)可調(diào)節(jié)，類似于傳統(tǒng)的化工里面做到源隨荷動，更多的消納新能源，實現(xiàn)新能源和化工的深度結(jié)合，通過這個項目未來也可以實現(xiàn)化工領(lǐng)域的深度調(diào)節(jié)推廣，其實也是用戶側(cè)和發(fā)電側(cè)的動態(tài)平衡，只要這個動態(tài)平衡處理好了，儲能的問題就解決了，包括我們的合成氨也是動態(tài)、柔性技術(shù)，在化工領(lǐng)域解決用戶側(cè)的波動、快速調(diào)節(jié)也是做了大量的突破。
第四個特點，有20%是聯(lián)網(wǎng)的，是跟電網(wǎng)融會貫通的。同時這個項目也是做了甲醇，現(xiàn)在甲醇的綠色認(rèn)證是必須要二氧化碳，碳源是綠色的，一個是空氣中直接捕捉DIC，工業(yè)化實現(xiàn)的難度非常大，我這個項目采用生物質(zhì)富氧燃燒，我可以直接出來高濃度的二氧化碳，氧氣就是電解水制氫的副產(chǎn)氧，實現(xiàn)副產(chǎn)氧的利用，把電解水出來的東西吃干榨盡，也是實現(xiàn)了能源的百分之百利用，制出來的綠色甲醇也是通過了國際認(rèn)證。生物質(zhì)富氧燃燒也可以產(chǎn)生一些蒸汽，實現(xiàn)北方化工園區(qū)零碳排的供熱技術(shù)。這種項目的典型意義還是比較多。
我今天的介紹就到這里，謝謝大家。
