南方電網公司推動電氫協同,加快發展新質生產力
在氫能賽道向“新”求“質”

信息來源:南方電網報  發布時間:2024-03-26

  3月5日,習近平總書記在參加十四屆全國人大二次會議江蘇代表團審議時強調,要牢牢把握高質量發展這個首要任務,因地制宜發展新質生產力。今年政府工作報告提出,“大力推進現代化產業體系建設,加快發展新質生產力”“加快前沿新興氫能、新材料、創新藥等產業發展”。
  隨著全球能源結構轉型的推進,氫能作為清潔、高效的能源載體,正逐漸成為國家能源體系的重要組成部分。在氫能發展領域,南方電網公司圍繞電氫協同,加快發展新質生產力,為經濟社會高質量發展打造新引擎。
  ——編者
  在中國燃料電池產業聚集地——廣東省佛山市南海區仙湖氫谷,全國首個以氫能研究為主的省級重點實驗室——仙湖實驗室正在牽頭研發氫氨融合新能源技術。由于氫能產業鏈上下游企業的不斷進駐、科研基地的持續擴展,仙湖氫谷一年用電量達409萬千瓦時。
  90公里外的廣州南沙小虎島電氫智慧能源站,密布的管網、蓄水罐和儲氣罐、各種壓力表,形成一種簡約、整潔的工業之美。一年前,南方電網公司在這里首次實現了固態氫能并網發電,綠電與綠氫靈活轉換,標志著氫能在電力系統中的應用邁入了一個新的階段。
  “雙碳”目標提出以來,氫能產業被賦予新的歷史使命,未來將助力實現工業、交通、建筑和發電部門等重點領域的深度脫碳,成為非化石能源有效接替化石能源的關鍵“助手”。除了提供高效供電服務,南方電網公司以科技創新為抓手,持續探索發展先進高效電解制氫、高安全儲氫、氫能多元化應用等,開拓電氫協同研發新方向,帶動產業鏈上下游企業協同發展,在氫能賽道向“新”求“質”。
  電氫協同開展技術研發布局
  在全國首個電氫智慧能源站——小虎島電氫智慧能源站,一輛氫能應急電源車緩緩停在加氫機旁,進行充氫作業。這是由廣東電網公司廣州供電局研發的國內首臺基于固態儲氫技術的氫能應急電源車。
  “氫能應急電源車具有環境友好、供電時間長、響應速度快等特點,可提供應急保供電、不停電檢修等服務?!睆V州供電局電氫協同技術攻關團隊技術專家黃旭銳介紹,氫能應急電源車最高額定發電功率可達200千瓦,運行過程排放物只有水,實現100%綠色低碳用能,目前已成功開展了多次現場保供電作業。此外,應用了固態儲氫技術后,氫能應急電源車儲氫壓力僅有3兆帕,是高壓氣態儲氫的氫能應急電源車的1/10,安全性大幅提升。
  氫能應急發電不但為用戶提供了靈活機動的綠色電力服務,也是南方電網公司在電氫協同領域科技創新的又一次實踐探索。
  電氫協同互動是構建新型電力系統、助力新型能源體系建設的新路徑。新能源發電多的時候,可以通過“電—氫”轉化,制成氫存起來;等到新能源發電不足時,再通過“氫—電”轉化,進行電能供應。無論是電解槽,還是燃料電池,都具備啟動時間短、調節速率快、調節范圍寬的特點,對電網來說是很好的靈活性調節資源。
  聚焦氫能在能源電力領域的應用,近年來,南方電網公司成立氫能源研究中心,開展電氫協同領域技術攻關、示范工程建設、創新平臺構建,一系列科研成果不僅提高了電解水制氫的效率,還為氫能的大規模應用奠定了基礎。
  如今,依托國家重點研發項目,氫能源研究中心正面向用戶的氫、電、熱綜合需求和電網調峰,開展技術研發布局和產業應用,做到既能向上主動支撐電網,又能向下聯通用戶,實現氫熱電聯供,滿足用戶多樣化的用能需求?!拔覀兿M?,該項研究成果和創新應用場景能提高超大型城市電網的靈活調節能力,加速推動涵蓋‘電—氫’互動的新型電力系統建設,為適應未來新能源的接入與消納,以及綠氫的供給提供‘南網方案’?!睔淠茉囱芯恐行母笨偨浝砼塑姳硎?。
  助力氫能產業高質量發展
  近日,廣東省發展改革委等部門印發《廣東省加快氫能產業創新發展的意見》,提出“大力發展電解水制氫”“積極開展儲能領域示范應用”“拓展氫能在發電領域示范應用”。
  目前,廣東省氫能產業總體發展水平處于全國領先地位。南方電網公司從發展電解水制氫、探索可再生能源發電與氫儲能一體化應用、保障重點氫能產業電力供應等方面,助力廣東省加快氫能產業創新發展,融入和服務廣東高質量發展。
  電解水制氫技術持續突破。南方電網公司牽頭承擔的“固體氧化物電解水蒸汽制氫系統與電解堆技術”國家重點研發計劃項目,擬攻克大功率、高效率、長壽命固體氧化物電解池制氫(SOEC)成套技術,縮小國內SOEC技術裝備在功率、壽命、集成度方面與國外的差距,為氫能產業發展夯實基礎。目前,氫能源研究中心已經成為在固體氧化物電池(SOC)領域有影響力的科研單位,尤其是在SOC模組、系統集成與控制方面有深厚技術積累,相關研究和示范得到SOC領域同行認可。
  積極探索可再生能源發電與氫儲能相結合的應用模式。南方電網公司建成的小虎島電氫智慧能源站,耦合了光伏發電、電解水制氫、固態儲氫、燃料電池、兼備加氫和卸氫等元素,具備電網削峰填谷、儲能發電、應急備用、對外供氫等功能,在國內首次實現固態氫能并網發電,為可再生能源發電與氫儲能一體化應用提供了“南網范本”。
  加強產學研用聯合,推動氫能行業高質量發展。南方電網公司不斷擴大科研“朋友圈”,與國內外多個頂尖科研院校、研究機構及公司建立長期合作關系,圍繞氫能等領域探索打造一批產業創新研發中心。2023年,廣東電網公司聯合高校、研究機構及頭部企業共同組建“國家能源電氫協同低碳技術研發中心”,重點圍繞高效電解制氫、高安全儲氫、電氫靈活轉換及氫能綜合利用等“卡脖子”問題,開展核心技術攻關、標桿示范工程建設、電氫協同標準制定等工作。此外,南方電網公司以電氫協同支撐構建新型電力系統的場景需要,帶動氫能產業鏈上下游相關企業共同發展。
  如何實現氫能“叫好又叫座”
  2023年3月,由云南電網公司主導建設的氫儲能綜合運用示范工程建成投運,國內首次實現低壓固態合金儲氫技術在電網的運用?!白寶錃庠诘蛪撼貭顟B下把能源儲存起來,即使光伏發出的電量有波動,也不會對電網造成沖擊,這就是我們這個示范工程的意義?!痹颇想娏茖W研究院氫儲能項目負責人鄭欣介紹。
  鄭欣認為,可再生能源目前最主要的利用形式是發電,所以氫能和可再生能源的結合,必須通過電網和電力來實現。在結合的過程中,可再生能源通過電解水轉化為氫,電解水必須能夠和電網、可再生能源實現協調互動。要實現電氫有效互動,制氫成本下降、儲氫安全可靠和氫能綜合利用是關鍵。
  如何降低氫能在制作、運輸和加氫方面的成本,使氫能“叫好又叫座”?氫能中心技術總監區定容表示,就氫能發展的現有階段來講,要通過不斷的技術創新,研發先進制氫技術,來提高制氫效率,降低成本。加強基礎設施建設,建設分布式制加氫站,減少氫氣的長距離運輸,降低運輸成本。氫能終端規?;瘧?,設備批量化生產,發揮規?;洕б娑际墙档统杀镜挠行Х绞?。
  “目前我們已瞄準細分方向,加強卡脖子技術的攻關,大力推動關鍵零部件的國產化替代。同時,加強商業模式的研究,繼續深挖電網企業的核心需求場景,圍繞產品裝備、檢測服務、投資運營等方面推動產業孵化,加快發展新質生產力?!迸塑姳硎?。
  南網報記者 黃雅熙 李潔 通訊員 黃欣然 許浩然 歐陽逸雪 馬莎 韓夢園 劉慧萍 龔曉圓
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