本文转自:人民日报客户端

何靖治 贺林平

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党的二十大报告指出,“实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革”,要“推动能源清洁低碳高效利用”,“加快发展方式绿色转型”,“加快节能降碳先进技术研发和推广应用”;2023年政府工作报告指出,要“加快前沿技术研发和应用推广”,同时,要“统筹能源安全稳定供应和绿色低碳发展,科学有序推进碳达峰碳中和”。南方电网广东广州供电局在广州南沙完成建设的小虎岛电氢智慧能源站,就是“技术”和“绿色”这两个高频词的有力诠释。

该站是国家重点研发计划项目的示范工程,也是国内首个应用固态储供氢技术的电网侧储能型加氢站,实现了从电解水制氢,到固态氢储存,再到加氢、燃料电池发电和余电并网,氢和电的融合,将推动大规模稳定消纳清洁能源,加快建成新型电力系统。

固态储氢,小装置发挥大作用

电网氢储能是一种将绿色能源转化成氢能储存起来的技术,它清洁无污染、能量密度高、储存时间长,被认为是构建新型电力系统的有力支撑,与之相关的技术已成为全球研发重点。

“相比于高压气态储氢和低温液态储氢,固态储氢的体积储氢密度高、充放氢压力低、安全性好、可跨季节长周期存储。” 南方电网广东广州供电局氢能源研究中心卢彦杉博士介绍。

能源站所采用的核心技术和装置全部国产化,固态储氢装置核心单元的体积储氢密度指标达到国内领先水平。不仅如此,固态储氢装置可替代传统加氢站中的氢压缩机、高压储罐和纯化系统,可使单站建设成本节约200余万元。

值得一提的是,固态储氢装置的核心——储氢合金,主要来自于我国相对过剩的高丰度稀土元素和钛资源,如果项目广泛推广,既可缓解稀土元素应用不平衡的问题,又促进我国钛资源的高效利用。

制、储、发、加一体,电氢跳起灵活转换交谊舞

走进广州南沙小虎岛上的电氢智慧能源站,似乎看到一个缩小版的炼油厂:密布的管网,蓄水罐、储气罐,加上各种压力表,银灰色的主色调呈现了一种简约、整洁的工业之美。

这是一套从电解水制氢,到固态氢储存,再到加氢、燃料电池发电,余电并网的一整套系统。“氢气在电网的应用场景在这里几乎齐活了。”南方电网广东广州供电局氢能源研究中心副总经理潘军告诉记者。

在能源站现场,静静地矗立着七个银白色长方体,它就是固态储氢装置。在吸放氢处理过程中,无机械运动部件,几乎听不见任何声响,特别的安静、安全、高效。

能源站利用光伏发电,驱动电解水装置制取“绿氢”,采用固态储氢装置储氢,再通过升高固态储氢装置温度释放氢气。氢气既可供燃料电池发电,支撑电网调峰,解决电力系统灵活性调节资源不足的问题;又可为燃料电池车加氢,解决传统加氢站机械压缩氢气容易泄漏、储氢压力高带来的安全风险问题。

能源站内另配置了卸气柱,可卸载外部氢气管束车中的氢气,利用站内的储氢装置和发电装置实现“氢-电”转换,既可参与电网调峰,又可应急供电,充分发挥了氢能作为能源载体的作用。

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电氢融合,为新型能源体系建设又添一瓦

2022年,国家发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确了氢能的能源属性,其中提出:“开展氢储能在可再生能源消纳、电网调峰等应用场景的示范,探索培育‘风光发电+氢储能’一体化应用新模式。” 南方电网广东广州供电局在电网企业中率先成立了氢能源研究中心,将电氢融合作为支撑构建新型电力系统的一个重要突破口,开展了一系列技术攻关、平台建设、示范验证等工作,推动氢能在电力领域的应用。广州南沙小虎岛电氢智慧能源站,正是南方电网服务国家重大战略、推进能源绿色低碳转型、促进氢能产业高质量发展的创新探索实践。

中国工程院院士、天津大学国家储能平台主任王成山教授告诉记者:“未来,氢能在终端能源体系中占比将会持续扩大,绿氢的比重也将持续提升。应该说电氢融合是支撑电力系统向高级形态演化的重大变革性技术之一。” 目前,该项目已经列入《广州市能源发展“十四五”规划》,是在国内率先开展集成应用于交通和电网的氢能全产业链示范,有力推动了我国氢能新技术应用和新模式落地,促进了氢能与电能互补融合。

据国际氢能源委员会报告预测,2050年氢在终端能源体系占比将达到18%,产值达2.5万亿美元;中国工程院也有研究报告预测,保守估计到2050年氢在我国终端能源占比约10%,带动形成十万亿级的新型产业。