2022-11-28 瀏覽次數(shù):100
目前,能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是提高能源系統(tǒng)的靈活性,增強(qiáng)能源調(diào)節(jié)能力,解決可再生能源的消納和供需匹配問(wèn)題。
氫能的“靈活性”和“燃料/原料屬性”,與能源系統(tǒng)在供需轉(zhuǎn)型過(guò)程中所面臨的能源系統(tǒng)靈活性和深度脫碳問(wèn)題完美契合,這是使氫能成為未來(lái)能源系統(tǒng)重要組成部分的根本原因。
氫能是補(bǔ)充能源系統(tǒng)靈活性的優(yōu)質(zhì)資源
電力是一種較難直接儲(chǔ)存的“剛性”能源,需要轉(zhuǎn)化為其他能量形式,這就要求發(fā)電和用電必須實(shí)時(shí)保持一致。與電力不同,氫能在制備和使用方面具有時(shí)間上的靈活性。由于氫能易于儲(chǔ)存,并且制氫和用氫不需要同時(shí)進(jìn)行,因此它可以被視為一種靈活性能源。隨著可再生能源的迅速發(fā)展,電力系統(tǒng)從過(guò)去的“電源側(cè)可調(diào),負(fù)荷側(cè)不可控”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤半娫簇?fù)荷均不可控”,增加了電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡供需的難度。因此,氫能作為一種可以由電力制備并且使用過(guò)程中不排放廢物的靈活性能源,可以很好地融入未來(lái)以電力為主的可再生能源體系中,為電力系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)能力。
儲(chǔ)能方案主要可以分為熱儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能以及化學(xué)儲(chǔ)能幾大類。其中,抽水蓄能是當(dāng)前最主要的傳統(tǒng)儲(chǔ)能方式,在中國(guó)的儲(chǔ)能裝機(jī)總量中占到了77%的比例;而在新型儲(chǔ)能中,鋰離子電池是當(dāng)前最主要的方案,占到了新型儲(chǔ)能裝機(jī)的比例約為94%。
在目前的儲(chǔ)能方案下,未來(lái)仍然存在大量的可再生能源功率調(diào)節(jié)缺口。這些缺口主要來(lái)自三個(gè)方面。首先,由于碳中和目標(biāo)的限制,靈活性煤電機(jī)組和天然氣發(fā)電機(jī)組作為化石能源發(fā)電方式的規(guī)模受到限制。其次,由于地理?xiàng)l件等因素的限制,抽水蓄能的發(fā)展規(guī)模也有一定的上限。第三,雖然電化學(xué)儲(chǔ)能作為一種快速發(fā)展的新型儲(chǔ)能方式,在長(zhǎng)周期、大規(guī)模儲(chǔ)能需求的應(yīng)用上仍然面臨著鋰資源約束、成本較高和安全性等問(wèn)題。
根據(jù)當(dāng)前情況,到2030年,可再生能源的功率調(diào)節(jié)缺口將達(dá)到1200GW;到2050年,該缺口將超過(guò)2500GW。因此,為了滿足能源轉(zhuǎn)型的需求,未來(lái)需要引入新的儲(chǔ)能方式來(lái)發(fā)展可再生能源系統(tǒng)。
氫能源可以為電力系統(tǒng)的電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和負(fù)荷側(cè)提供靈活性。在電源側(cè),通過(guò)與風(fēng)能和太陽(yáng)能結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)就地制氫,并消納多余的可再生能源,從而減少發(fā)電功率波動(dòng)。在電網(wǎng)側(cè),通過(guò)將電解制氫+氫能發(fā)電結(jié)合起來(lái),可以通過(guò)氫儲(chǔ)能來(lái)調(diào)整電網(wǎng)峰谷負(fù)荷。在負(fù)荷側(cè),電解水制氫加氫一體站等分布式的制氫/用氫場(chǎng)景可以根據(jù)電價(jià)的高低選擇性制氫,以滿足需求側(cè)響應(yīng)。