根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2024-2028年氫電耦合行業(yè)深度市場調(diào)研及投資策略建議報告》顯示，太陽能、風能具有間歇性特點，以光伏發(fā)電為例，日間太陽能充足，光伏發(fā)電量大，難以完全消納，夜間存在供電高峰，而太陽能無法補集，存在供電缺口。利用氫電耦合技術，可將日間生產(chǎn)的電能消納，利用電解水制氫，夜間用電高峰時，燃燒氫氣驅(qū)動發(fā)電機工作提供電力，其充分利用新能源、穩(wěn)定電力供應的優(yōu)點突出。
我國電力工業(yè)中，火力發(fā)電仍是主流，2023年其裝機容量占比接近48%。我國火電行業(yè)以煤炭為主要燃料，能耗高、排放高，利用氫電耦合技術，可以降低電力工業(yè)化石能源消耗、調(diào)整能源結構、降低污染物排放量，具有明顯環(huán)境效益。
根據(jù)國家能源局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，我國光伏發(fā)電裝機容量60949萬千瓦，同比增長55.2%；風力發(fā)電裝機容量44134萬千瓦，同比增長20.7%。為充分消納能源，我國印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，提出到2035年形成氫能產(chǎn)業(yè)體系。在此背景下，我國氫能生產(chǎn)規(guī)模將不斷擴大，同時氫能應用生態(tài)將日益完善。這為我國氫電耦合行業(yè)發(fā)展奠定基礎。
優(yōu)勢
a) 制氫方式的可靠性和適用性: 堿性電解水制氫技術安全可靠、運行壽命長、成本較低且技術成熟。國內(nèi)堿性電解槽設備主要性能指標均接近國際先進水平，單槽電解制氫量大，它最核心的特點是要求電力穩(wěn)定可靠，因此適用于穩(wěn)定的火電電解制氫。
b) 提高火電機組的靈活性：通過將火電與電解水制氫加氫系統(tǒng)有機耦合，可以進一步挖掘各設備的靈活性潛力，進行火電深度調(diào)峰改造，提高火電機組的負荷調(diào)節(jié)能力，從而更好地消納可再生能源發(fā)電，促進電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。
c)輔助調(diào)峰，降本增效: 大量可再生能源并網(wǎng)時，由于發(fā)電的隨機性、季節(jié)性和反調(diào)峰特性，棄風、棄光和棄水現(xiàn)象嚴重。為緩解該現(xiàn)象，電廠機組長時間處于低負荷狀態(tài)，通過廠內(nèi)制氫能有效提高新能源的消納水平和電廠發(fā)電負荷，降低度電耗煤量，減少碳排放量，消納峰電及無法上網(wǎng)的富裕電力，實現(xiàn)電廠富余發(fā)電負荷與電解水制氫的有機耦合。
d)促進可再生能源的消納：在用電低谷期或富余的火電時段，可以利用這些電力進行電解水制氫，將產(chǎn)生的氫氣儲存起來或直接供應給加氫站。在用電高峰期，可以利用燃料電池發(fā)電并入電網(wǎng)，實現(xiàn)火電與氫能的互補利用，提高整體能源利用效率。
e) 降低化石能源消耗和減少污染物排放：通過氫電耦合技術，可以將日間生產(chǎn)的電能轉(zhuǎn)化為氫能儲存起來，夜間用電高峰時燃燒氫氣驅(qū)動發(fā)電機工作提供電力，從而降低化石能源消耗和減少污染物排放，具有明顯的環(huán)境效益
f) 節(jié)能減排，創(chuàng)造營收: 制氫加氫是一體站的基礎功能，售氫是核心業(yè)務。站內(nèi)制取的一部分H2通過加氫機向氫燃料電池汽車供氫，綠色交通的應用進一步減少了碳排放量，同時也避免了H2運輸途中可能產(chǎn)生的危險因素，解決了中心城市加氫站的缺氫和H2運輸問題，實現(xiàn)安全可靠供氫。根據(jù)H2應用領域廣的特點，其余H2向工業(yè)、建筑等行業(yè)出售，在推動節(jié)能減排的同時創(chuàng)造收益。
a)成本因素。電解水制氫加氫一體站的成本投入主要包括土建費用、設備費用、電費、水費、人工費和日常維護費等。對不同電解水制氫技術全生命周期的成本進行分析，認為1000m3/h的制氫站采用質(zhì)子交換膜電解水制氫的成本是堿性電解水制氫的4倍，堿性電解槽成本占制氫設備成本的50%以上，在設計使用壽命25a間電費成本約占總成本的90%。
b)分配控制策略。火電調(diào)峰依賴于站內(nèi)控制系統(tǒng)的控制策略，站內(nèi)控制系統(tǒng)需根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度信息、站內(nèi)儲氫水平、用氫量波動規(guī)律、各設備的能耗特點等，及時調(diào)整匹配最優(yōu)火電機組發(fā)電負荷與制氫時長，平衡源-荷凈波動功率，解決可再生能源發(fā)電和用戶端耗電頻率不穩(wěn)定的問題，在提供最基本的加氫、售氫服務的同時參與電網(wǎng)調(diào)頻輔助服務。影響火電耦合制氫加氫一體站系統(tǒng)動態(tài)功率平衡優(yōu)化控制策略的因素多，不確定性大，且目前更多的調(diào)控策略研究集中在風光發(fā)電耦合氫能源系統(tǒng)功率方面，對火電耦合制氫加氫一體站的控制策略研究很少。
c)儲能端。堿性電解水制氫技術的能量效率在56%～80%，氫燃料電池存在應用成本高、功率密度低等問題。國內(nèi)廠家最新的氫燃料電池轉(zhuǎn)化效率也僅在60%左右，大部分能量以熱能的形式散失，電-氫-電模式能量消耗將至少達50%以上。蓄電池儲能，性能穩(wěn)定可靠、成本低，但比能量低、占地空間大、循環(huán)壽命短，存在污染環(huán)境的風險。這也是上述項目未配置氫燃料電池和蓄電池儲能的原因之一。
上海中如智慧能源集團有限公司的業(yè)務范圍廣泛，涵蓋了從能源的生產(chǎn)、存儲到應用的全過程。公司不僅在技術上追求創(chuàng)新，還注重與國際標準接軌，積極參與國際能源合作項目，以實現(xiàn)全球能源結構的優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展。在推動綠色低碳轉(zhuǎn)型的同時，公司還注重人才培養(yǎng)和知識普及，通過舉辦各類研討會和培訓課程，提升行業(yè)人員的雙碳意識和專業(yè)技能。此外，公司還與國內(nèi)外多所高校和研究機構建立了合作關系，共同開展新能源和低碳技術的研究與開發(fā)，致力于打造一個綠色、高效、智能的能源生態(tài)系統(tǒng)。
上海中如智慧能源集團有限公司的業(yè)務領域廣泛，氫儲能技術的潛力正在逐步顯現(xiàn)。公司正將制氫加氫一體化站點視為電網(wǎng)未來發(fā)展的關鍵組成部分。通過將制氫系統(tǒng)與火電機組的輔助調(diào)峰相結合，不僅提高了電廠的運行效率，還減少了電力的外送需求。利用電力需求的低谷時段或過剩的火電產(chǎn)能進行電解水制氫，產(chǎn)生的氫氣可以直接供應給鄰近的加氫站或儲存起來，以備將來使用。這一過程不僅創(chuàng)造了經(jīng)濟價值，還促進了可再生能源的利用。在政策的鼓勵和市場需求的驅(qū)動下，氫儲能技術有望成為能源轉(zhuǎn)型的核心技術之一，為實現(xiàn)碳中和目標提供關鍵的技術支持。
