中國儲能網(wǎng)訊：9月10-11日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會、南方科技大學碳中和能源研究院、南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院聯(lián)合100余家機構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及工程應用大會在深圳召開。此次大會主題是“綠色、經(jīng)濟、安全、發(fā)展”。
來自行業(yè)主管機構、國內(nèi)外駐華機構、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的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“長時儲能技術及應用專場”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。
首先分享幾個關鍵詞，一個是能源革命，雙碳目標真正開啟了我國由化石能源為主的能源向風、光、水、氫、儲等清潔綜合能源的革命，當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，這些電力能源系統(tǒng)建設大部分是從國外引進的技術。但是新的能源系統(tǒng)的構建則要發(fā)揮中國自己的解決方案，比如說我們的特高壓已經(jīng)全球領先，風電、光伏已經(jīng)彎道超車，未來氫能、儲能有好的市場，又有好的技術基礎，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，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)電領域應用。在原料屬性上，它更多的可以用在傳統(tǒng)的化工領域，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域，實現(xiàn)整個能源的清潔替代，是實現(xiàn)碳中和目標的重要途徑。
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，這里給出一組預測數(shù)據(jù)，到2060年中國的氫能需求量將達到10000萬噸，其中作為原料大概在5000萬噸，作為交通領域的能源大概是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)的負荷，這一塊就是和波動的新能源結合得非常好的，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。
預測到2060年，中國的可再生能源裝機容量將達到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，未來隨著技術的進步，氫能在長周期、大規(guī)模的儲能上應該會逐步亮相。
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?，F(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，風電好一點的地方在3000小時，如果未來這些光伏和風電建全容量的電網(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)在電力基礎建設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，這個類似電動車里的十城千輛。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，包括氨，它提到的是氫氨作為新型儲能介質到2025年大規(guī)模應用。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，尤其是在重點任務這一塊提到，積極探索氫儲能，探索風光水電+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)化石能源在轉化中的高效利用，還是新能源的儲能或者能量轉換，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)模領域還是抽水蓄能，但是受制于建設周期、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，正在建設中，這個建設周期快的要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)模的示范應用，中能建數(shù)科集團也建了幾個，我們在湖北應城、山東泰安以及甘肅酒泉建了300MW級的壓縮空氣儲能，各項指標都非常好，效率達到接近70%。其它的還有飛輪和超級電容，都是在小規(guī)?？焖夙憫矫姘l(fā)揮作用。電化學儲能，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。剛才嚴老師也介紹了，“建而不用”是很大的問題?，F(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)展應用比較好的領域，電網(wǎng)建設、電網(wǎng)調(diào)度、電網(wǎng)運營，新能源企業(yè)交相應的輔助服務費。
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)的負荷，為了實現(xiàn)這個平衡，如果是用戶端需要這個負荷的時候，用戶本身是一個調(diào)節(jié)的負荷，我就可以降低規(guī)模，這個天平就平衡了。如果負荷側不需要的時候，我可以加大制氫負荷，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換就是一個很好的應用。氫在下游的應用市場很多，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)域本身在負荷側可以全容量接到陸地上消納掉，未來海上風電向遠海深水區(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?，不僅拓展了氫的應用領域，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，一個是它的技術成熟度，一個是它的經(jīng)濟性，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，另外是技術成熟度，現(xiàn)在電解水制氫的技術方案，應該是通過多年的小規(guī)模電解水制氫應用，只是把原來10方、20方的電解水制氫擴展到1000方、2000方甚至更大的規(guī)模。
經(jīng)濟性這一塊，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?shù)?，并且我們是一個天然氣進口國，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。
當然氫這一塊也要客觀看一下具體應用在哪些方面，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，以及化工領域，現(xiàn)在化工領域的電可以用綠電，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域的布局。
中國能建本來是一家建筑央企，服務于能源和基礎建設領域，現(xiàn)在也是向新能源和新基建、新產(chǎn)業(yè)（三新能建）轉型，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。我所在的是氫能公司，是做氫能業(yè)務的投建運營一體化，產(chǎn)業(yè)研發(fā)平臺、技術研發(fā)平臺和技術應用平臺。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，這個項目是由我負責的。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?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，中間設置一些新的技術，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合，通過這個項目未來也可以實現(xiàn)化工領域的深度調(diào)節(jié)推廣，其實也是用戶側和發(fā)電側的動態(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，在化工領域解決用戶側的波動、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證。生物質富氧燃燒也可以產(chǎn)生一些蒸汽，實現(xiàn)北方化工園區(qū)零碳排的供熱技術。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。
