中國能源研究會與自然資源保護協會(NRDC)合辦的“新型電力系統沙龍“日前在京舉辦。上海電機學院教授張華、國網能源研究院副總工程師兼企業(yè)戰(zhàn)略研究所所長馬莉、華北電力大學教授董軍、水利水電規(guī)劃設計總院綜合能源部主任工程師李少彥、中國能源研究會能源政策研究室主任林衛(wèi)斌、NRDC清潔電力項目副主任劉明明等專家圍繞氫能發(fā)展帶來的機遇和面臨的挑戰(zhàn)等相關問題，暢所欲言。

氫能：未來新能源轉型的重要戰(zhàn)略發(fā)展方向

作為可再生二次能源，氫能具有清潔低碳且可存儲的特征，在消納可再生能源、電網調峰等應用場景潛力巨大，因此在建設新能源占比逐步提高的新型電力系統過程中受到越來越多的關注。2022年3月，國家發(fā)改委和能源局聯合印發(fā)的《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》明確了氫能產業(yè)的“三大定位“，即未來國家能源體系的重要組成部分、用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體和戰(zhàn)略性新興產業(yè)和未來產業(yè)重點發(fā)展方向。

與會專家指出，氫能將成為我國加快能源轉型升級、培育經濟新增長點的重要戰(zhàn)略選擇。鑒于氨是天然的儲氫介質，便于安全運輸，解決了氫能安全存儲和運輸的難題，氫氨路線因此成為目前推動氫能發(fā)展的熱點之一。

中國能源研究會能源政策研究室主任林衛(wèi)斌強調，為實現“雙碳”目標，電力結構將從以化石能源為主轉向新能源占比逐漸提高，最終新能源將占據主體地位。氫能作為新興的能源形態(tài)，盡管目前在傳統電力系統中占比非常小，但有研究認為，氫能在未來能源系統中的比重將顯著增加。碳達峰之后，隨著碳約束的加強，氫能在新型電力系統中將有很大的發(fā)揮空間。目前資本市場和地方都在關注并布局氫能，需要對氫能的發(fā)展前景、技術前景和應用場景進行深入探討。

上海電機學院教授張華認為，“氫氨+新能源”是應對氣候變化、實現碳中和的一個可行路徑。為解決新型電力系統中可再生能源發(fā)電與用電負荷不匹配的問題，電網需要儲能，特別是要有長時儲能的技術解決方案。目前成熟的抽水蓄能和電化學技術，在充分發(fā)展的前提下，可以滿足短時儲能的需求，而對于長時間，季節(jié)性，大規(guī)模的儲能需求，氫氨是一個可行的技術方向。“從產業(yè)技術發(fā)展進步的角度，最大挑戰(zhàn)來自于效率和經濟性兩方面。”

張華表示，在未來能源系統中，氫氨的應用前景主要有兩個方面：其一在交通領域，氫氨作為燃料為使用混合動力系統的交通工具提供電能；其二在電力領域，氫氨作為燃料和儲能，為電網提供調峰、調頻、慣量等服務。目前在交通領域，氫氨與柴油的pk時機已經到來，氫氨與柴油相比具有成本競爭力；但在電力領域，氫氨應用尚處于示范探索階段，成本競爭力不足，因此與煤的pk時機尚未成熟。參考光伏的發(fā)展路徑，在政策推動下，得到資本市場的青睞，實現規(guī)?；?，光伏成本大幅下降，氫氨經濟的發(fā)展路徑也可以具有類似特點。張華同時提出，未來充滿不確定性，能源技術在未來10年到30年突破性的進步，或將為新型電力系統提供更多的選擇。

新型電力系統轉型需要探索新路徑

國網能源研究院副總工程師兼企業(yè)戰(zhàn)略研究所所長馬莉認為，新型電力系統的愿景明確，但技術路徑存在多種可能、尚不清晰，需要多路徑進去探索。目前，新型電力系統正面臨著生產力和生產關系等多方面的變化。“各國都在大力發(fā)展和布局氫能，我國需要基于資源稟賦，多方探討氫能發(fā)展多樣化的商業(yè)模式和多層次的應用場景。”

“在電力系統轉型過程中，目前國際上認為天然氣是過渡能源。但天然氣發(fā)電由于氣價較高和重型燃機技術瓶頸等問題，在我國沒有得到較快發(fā)展，難以有效發(fā)揮靈活調節(jié)電源的作用。”華北電力大學教授董軍介紹了天然氣發(fā)電在我國發(fā)展面臨的問題，認為可以為氫能燃氣輪機發(fā)展提供參考。在我國新型電力系統建設過程中，能否跨越天然氣直接轉向氫氨作為過渡能源，目前看來從技術和經濟方面都有待發(fā)展，是需要重點關注的。

董軍建議，首先，對于煤電轉型問題，不能單獨考慮煤電，需要放在電力系統中，綜合考慮煤電與新能源、水電、核電、儲能和需求側資源，通過系統運行模擬分析不同電源的定位，提出煤電的轉型路徑。其次，我國不同省份情況差異很大，要考慮不同省份的特點，并考慮和其他省份或區(qū)域的送受電關系，研究煤電轉型路徑。最后，煤電轉型要在電力市場環(huán)境中研究，通過市場機制激勵不同主體在新型電力系統中發(fā)揮作用。

氫能更適合更長周期、大規(guī)模儲能

水電水利規(guī)劃設計總院綜合能源部主任工程師李少彥認為，氫氨燃機在燃氣輪機技術進步及其國產化后，有很大的降本空間。氫氨燃機經多次轉化，與燃煤機組的比較優(yōu)勢不在于電量成本，而是有效的電力成本，即以較低的初始投資、較少（但較貴）的燃料成本、較低的利用小時數，發(fā)揮很好的支撐調節(jié)作用。以我國當前的新能源裝備制造能力和工程施工能力，每年建設1、2億千瓦的風電光伏不成問題。但由于新能源置信容量低，1億千瓦裝機只有1000萬千瓦的容量價值，相比較于快速增長的電力負荷缺口，新能源對解決電力安全保供問題作用很有限。因此現階段需要從全系統角度統籌各類電源資源支撐、調節(jié)作用和新能源消納運行情況。各類儲能和燃氣輪機都是有效的支撐調節(jié)資源，在技術比選時要全面考量他們在風電、光伏高滲透率情景下的調節(jié)價值。例如，面對未來頻繁啟停、快速爬坡等需求，燃氣輪機、氫氨汽輪機有優(yōu)勢，若氫氨可以長周期、大規(guī)模存儲將發(fā)揮更大作用。李少彥同時提出，要基于新能源發(fā)展的不同階段，進行技術和經濟成本分析，最終做出選擇和比較。最后，氣候變化造成極端氣象出現的更加頻繁，干旱洪澇導致水電出力受影響，可調可控性低的風電、光伏裝機極速增加，在青海等省份有比較好的氫氨燃機應用場景，可以先行示范探索，助力多元、安全、高效的新型電力系統建設。

“碳中和的實現不是輕而易舉的，需要依賴更大范圍的技術突破。”一位抽水蓄能的研究者認為，隨著新能源并網比例的持續(xù)增高，電力系統對增強電網彈性、增加平衡時間尺度等提出了更高的要求。從當前技術來看，抽水蓄能占比最大、技術最為成熟，對電網的支撐能力最強，是新型電力系統的重要組成部分。抽蓄以日調節(jié)為主，且固定投資大、可變成本低。結合未來發(fā)展方向，氫能可能需要更長時間的成熟過程，氫能側重于長周期調節(jié)，且固定投資低、可變成本高，與抽蓄具有很好的互補特性。“新型電力系統建設三步走的節(jié)點比較明確，盡管對于路徑還沒有趨同的認識，且不同的能源和市場主體都有自己的立場和觀點，但基本形成共識的是，電力系統中尚有巨大潛力尚未利用，需要通過有效的政策和商業(yè)模式，進一步挖掘電源側、抽水蓄能、氫能以及需求側資源的靈活性調節(jié)潛力。”