中国工程院院士张宗亮： 推动水风光氢储一体化发展

本报讯 随着氢能产业的逐渐成熟，可再生能源制氢正在成为我国实现“双碳”目标的重要路径。中国工程院院士、中国电力建设集团有限公司首席科学家张宗亮近日指出，当前，全球氢能产业发展呈现六大趋势：低碳氢需求增量加速推动关键技术迅速发展，大力研发高效率、大规模的氢储运技术和设备，氢燃料电池研发与应用市场将向中国转移，可再生能源支撑的氢能应用向多领域拓展，技术和标准成为氢能产业未来的第二战场，加速构建以低碳氢为基础的全球氢能价值链。

张宗亮认为，在“碳减排”与“能源安全”的新形势下，绿氢（氨）作为能源属性的发展应用得到全球重视。可再生能源制取的绿氢（氨）能够实现工业领域化石能源替代，帮助冶金技术进步，改善建筑、交通领域碳排放。而在中国“双碳”目标下，为安全高效消纳大规模可再生能源，构建新型电力系统需要充足的灵活性资源，以氢为基础的绿氢、绿氨、绿甲醇，是辅助构建高灵活性新型电力系统的有效途径。

“当前电力廊道紧张局面已经形成，通过外送电力线路无法承载西部百亿千瓦以上的可再生能源，也无法完全满足中东部地区未来快速跃升的能源需求缺口，利用氢能输送西部可再生能源是必然选择。”张宗亮指出，在氢能输送终端，不论是直接利用氢能，还是通过燃料电池、合成氨和甲醇以及煤电掺氨、气电掺氢，都是解决西部可再生能源消纳的有效途径。

张宗亮认为，水风光储与制氢结合具有多重优势。一是发挥水资源优势。基于水风光储一体化基地，区域内即具备丰富的水资源先天优势，水资源不会成为制氢的制约因素。二是“电-氢”耦合提高新能源利用率。氢作为柔性负荷，具备宽波动可调可行，可大幅降低一体化基地的新能源弃电率，提高新能源整体利用率。相较于传统的一体化基地，新能源弃电率控制在10%以内，加入制氢负荷后，可将新能源弃电率控制在5%以内。三是水电的调节能力，能保证制氢系统以经济性较优的工况运行。水风光互补平稳的出力能保证制氢系统处于最佳工况下运转，整体在年利用小时数较高（4500小时以上）、工况稳定（稳定供电）的状态下运行，能保证制氢系统大部分时间处于最佳工况下运转，能大幅减少制氢系统的运维成本。据厂家统计，基于额定工况，制氢年运行小时数每降低1%，整体成本要提高0.55%左右。

“未来输氢，按西部地区送中部、东部地区考虑用氢需求估计约6500万吨/年。考虑一定的技术进步，东部及南部地区用氢需求，未来西部可配套超过14亿千瓦以上新能源，1亿千瓦以上水电，6.5亿千瓦以上制氢装机。”张宗亮进一步分析表示，“未来落地氢价经测算，有望降至25元/千克左右，是行业内公认的完全具备经济性的价格水平。”

张宗亮表示，当前，我国对能源绿色低碳发展提出了更高的要求，水、风、光等可再生能源是“主力军”和“先锋队”，将成为能源消费增量主体，并逐步走向存量替代。水电可持续发展，结合水电扩机增容、深度挖潜，进一步提升水电调节性能；依托水电灵活调节能力，实施水风光储一体化发展，是加快可再生能源替代的重要措施。水风光储与制氢耦合，加入柔性负荷可提高可再生能源利用水平，水风光储氢一体化发展是实现水电功能定位转型、支撑新型能源体系建设的重要途径。