以氢基能源为介质“小步快跑”构建新型能源体系

中国石化芜湖马饮桥综合能源智慧服务站给氢能公交加注氢气　张小宝　摄

 

□　张益国 姜海 熊力

 

刚刚闭幕的全国两会上，新能源成为代表委员热议的话题。能源安全事关经济社会发展全局，要坚持先立后破，推动传统能源行业绿色低碳转型，同时加快构建新型能源体系。有专家分析认为，我国新型能源体系的构建，将以“小步快走”的方式完成变革，氢基能源框架的建立将打破传统能源体系，承担起促进新型电力系统与新型能源体系互通的媒介。

2022年，国家发展改革委等十部门联合发布的《关于进一步推进电能替代的指导意见》明确提出，到2025年，电能占终端能源消费比重达到30%左右，另有70%属于非电能源（包括石油、天然气等）。当前，我国能源结构亟待调整，构建更加多元、清洁、低碳、可持续的新型能源体系成为当务之急。

我国绿氢年需求将达1.2亿吨

专家认为，可再生能源制绿氢、绿氨和绿甲醇等氢基能源，与电能一样既属于“过程性能源”，又与石油天然气一样属于“含能体能源”，氢基能源因其独特的双重属性，可承担新型电力系统与新型能源体系之间互通的媒介。

据了解，绿氢、绿氨或绿甲醇可通过管输的方式实现长距离经济输送，是对特高压电力送出的一种有效补充。初步研究认为，为实现碳中和目标，未来全国绿氢年需求将达到约1.2亿吨，相应需配套约26亿千瓦新能源资源与12亿千瓦制氢设备。为实现氢能长距离经济输运，需构建以“西氢东输”为主的全国骨干氢网，初步估算管道总长约9.3万公里，可承载约7900万吨/年的输氢能力（相当于2.61亿吨原油的热值，约占我国年原油使用量的1/3左右），其相应总投资超过10万亿元。

新型电力系统：“源网荷储”智能协同

目前，我国电力供给结构以化石能源发电为主体向新能源提供可靠电力支撑转变，电力系统形态逐步由“源网荷”向“源网荷储”转变。未来，就地就近消纳新能源将成为主流，形成“分布式”与“大电网”兼容并存的电网格局。

我国加快建设新型电力系统的时间表已初步确定：2030年新能源发电量占比逐步攀升，继续采取集中式与分布式、外送消纳与就地消纳并举的模式加快新能源部署。在2045年初步建成以新能源为主体的新型电力系统，新能源发电量占比达50%，消纳模式转变为就地消纳为主，低成本储能方式大量应用，数字技术在电力系统各环节广泛应用、有效融合，支撑电网向柔性化、数字化、智能化方向稳步升级，推动能源产业新生态加速形成。在2060年全面建成以新能源为主体的电力系统，新型电力系统基本成熟，电—氢耦合融合发展，电力系统促进氢能产业快速发展。

新型油气系统：“产供运用”一体化

有专家认为，未来传统油气产业及企业完成绿色转型，一条行之有效的途径是将氢基能源（氢、氨、甲醇）引入油气领域，提出“新型油气”概念，带动氢基能源产业发展，实现传统油气行业转型。

专家建议，油气行业可借助油气管网或构建“全国骨干氢网”开展跨区域氢基能源的输送，打造可与“电力电网”相当的“新型油气输配管网”，未来可有效释放西部区域规模化新能源制氢（氨、醇）潜力，实现跨日、月、季型长周期储能，同时拉动氢能下游在交通、电力、工业等方向多元化发展，带动“火电掺氨”“气电掺氢”等降碳减碳技术路线的实施和发展，助力碳中和目标如期实现。

组建“中国式”新型能源体系

2023年，国家能源局局长章建华表示，新型能源体系至少具有“能源结构新、系统形态新、产业体系新、治理体系新”的“四新”特征：一是能源结构新。未来非化石能源占能源消费总量的比重目前为17.5%，到2060年将提高到80%以上。二是系统形态新。新型能源体系将逐步构建多能互补、源网荷储一体化等空间布局。三是产业体系新。人工智能将与能源系统深度融合，数字能源产业发展壮大。四是治理体系新。建立健全法律法规政策体系，体制机制更加高效有活力。

专家认为，新型能源体系应该是以可再生能源为主体的新型电力系统和以“氢基能源”为首的新型能源品种两部分作为主要支撑，两者相互促进，以绿色氢基能源为桥梁，共同组建中国式新型能源体系。

“电—氢—资源”耦合互为支撑

据专家预测，我国传统能源体系随着氢基能源框架的建立而打破，新型能源体系将会以“小步快走”的方式完成变革。当前，我国氢基能源正在由示范项目阶段向规模化应用过渡，将在条件匹配的能源利用场景率先实现氢能取代。

首先，利用可再生能源电制氢，促进可再生能源消纳。其次，利用氢储能特性，实现电能跨季节长周期大规模存储。氢储能具有储能容量大、储存时间长、清洁无污染和消纳方向广等优点，在大容量长周期调节的场景中，氢储能在经济性上更具有竞争力。再次，利用氢能电站快速响应能力和产热能力，为新型电力系统提供灵活调节手段。

另外，推动氢能与工业领域有机融合，实现绿氢取代，促进减排改革。以新能源项目为基础，发展新能源风光制氢+氨（醇）一体化项目，打通氢、氨、醇运输壁垒，形成“电—氢—能源—消费”一条龙式绿色能源消费链。专家建议，在碳达峰阶段各类示范项目延伸拓展，产业之间融合互补，氢能社会骨架基本形成之后，氢能初步支撑起我国新型能源体系构建。此后，在碳中和阶段实现氢能在各行各业全面参与，电力系统—氢基能源—油气系统充分耦合，助力碳中和目标的实现。（作者单位：水电水利规划设计总院）