黨的二十大報(bào)告提出，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，積極參與應(yīng)對(duì)氣候變化全球治理。能源領(lǐng)域是碳達(dá)峰碳中和的主戰(zhàn)場(chǎng)，面臨著減碳脫碳的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
相比于傳統(tǒng)能源體系，新型能源體系在供給與消費(fèi)側(cè)、技術(shù)創(chuàng)新以及市場(chǎng)機(jī)制等方面具有新特征：供給側(cè)實(shí)現(xiàn)新能源跨越式高質(zhì)量發(fā)展，替代化石能源成為能源供應(yīng)主體，煤炭清潔高效利用同步推進(jìn)；需求側(cè)實(shí)現(xiàn)電氫深度耦合互補(bǔ)，電能、氫能成為能源終端消費(fèi)的主要形態(tài)；技術(shù)上實(shí)現(xiàn)氫能與燃料電池、碳捕集利用與封存、先進(jìn)儲(chǔ)能等顛覆性技術(shù)的大規(guī)模、低成本應(yīng)用；市場(chǎng)機(jī)制上實(shí)現(xiàn)全國(guó)統(tǒng)一的電力、煤炭、油氣、氫能等能源市場(chǎng)以及碳排放權(quán)交易市場(chǎng)的成熟建設(shè)。
電氫耦合是我國(guó)新型能源體系建設(shè)及“雙碳”目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的重要路徑之一。據(jù)國(guó)際可再生能源署預(yù)測(cè)，到2050年，電力在我國(guó)終端能源消費(fèi)的比重將增長(zhǎng)至47%。據(jù)行業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2060年，氫能在我國(guó)終端能源消費(fèi)中比重約為20%。
電氫耦合應(yīng)用場(chǎng)景豐富
當(dāng)前，電氫耦合應(yīng)用場(chǎng)景豐富多元，主要包括以下幾類(lèi)：
可再生能源電解水制氫、氫能就近綜合利用場(chǎng)景。在我國(guó)西北、華北、東北等可再生能源豐富地區(qū)建設(shè)大規(guī)模電解水制氫廠，制取的綠氫就近輸送給當(dāng)?shù)毓I(yè)、交通等終端領(lǐng)域使用，從而大幅增加可再生能源消納利用、實(shí)現(xiàn)終端領(lǐng)域的深度脫碳。
“源網(wǎng)荷”多側(cè)氫儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景。氫儲(chǔ)能具有儲(chǔ)能容量大、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)、清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，能夠在電化學(xué)儲(chǔ)能不適用的場(chǎng)景發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，可在電力系統(tǒng)的“源網(wǎng)荷”側(cè)布局氫儲(chǔ)能。在電源側(cè)，發(fā)揮棄電制氫、平抑功率波動(dòng)、跟蹤計(jì)劃出力等功能；在電網(wǎng)側(cè)，發(fā)揮提供調(diào)峰輔助容量、緩解輸配線(xiàn)路阻塞等功能；在負(fù)荷側(cè)，發(fā)揮電力需求響應(yīng)、電價(jià)差額套利、應(yīng)急備用電源等功能。
特高壓輸電、受端制氫場(chǎng)景。我國(guó)綠氫供應(yīng)中心和氫能消費(fèi)中心呈地理上的逆向分布，氫的運(yùn)輸是連接氫氣生產(chǎn)端與需求端的關(guān)鍵橋梁。截至2020年底，我國(guó)已投運(yùn)“14交16直”共30條特高壓工程，且綠氫的輸送通道和特高壓輸送通道基本重合。因此，可合理利用特高壓通道長(zhǎng)途輸電，在受端建設(shè)大規(guī)模電解水制氫廠進(jìn)行直接制氫，從而解決氫能長(zhǎng)距離運(yùn)輸成本過(guò)高和特高壓通道利用率不足的問(wèn)題。
偏遠(yuǎn)地區(qū)電氫微電網(wǎng)場(chǎng)景。部分偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村和海島地區(qū)配電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，電網(wǎng)整體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，難以充分滿(mǎn)足當(dāng)?shù)鼐用袢找嬖鲩L(zhǎng)的用電需求。通過(guò)離網(wǎng)電氫微電網(wǎng)方式，將燃料電池作為偏遠(yuǎn)地區(qū)電源，解決山區(qū)或偏僻地區(qū)保電、供電難問(wèn)題，并以熱電聯(lián)產(chǎn)方式，滿(mǎn)足用戶(hù)多種用能需求，整個(gè)過(guò)程污染性低，環(huán)境友好性強(qiáng)。
油氫電綜合能源合建站場(chǎng)景。利用現(xiàn)有的加油站、充電站網(wǎng)點(diǎn)資源建設(shè)油氫電一體化的能源網(wǎng)點(diǎn)，不僅可以有效節(jié)約土地成本，解決現(xiàn)有加氫站土地規(guī)劃、行政審批等問(wèn)題，還可以依靠已有加油站銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)，為客戶(hù)提供更方便、更多元的能源供應(yīng)服務(wù)。
電氫耦合面臨多重挑戰(zhàn)
目前我國(guó)電氫耦合產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，還面臨著多方面挑戰(zhàn)。
技術(shù)層面挑戰(zhàn)。電解制氫方面，我國(guó)堿性電解水制氫技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，掌握了大型單槽制造技術(shù)，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)中，隔膜、電極及催化劑等關(guān)鍵技術(shù)裝備尚未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，與國(guó)際先進(jìn)水平存在一定的差距。燃料電池方面，技術(shù)儲(chǔ)備和工程應(yīng)用相對(duì)薄弱。部分電堆材料、核心部件研發(fā)應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，但尚未經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工程驗(yàn)證。
成本層面挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段，煤制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫的成本約為每千克10——12元，綠氫成本達(dá)到每千克25——30元，綠氫制取成本中占比較高的是電價(jià)和制氫設(shè)備成本。電解設(shè)備方面，堿性電解槽、質(zhì)子交換膜電解槽成本分別大約為2000——3000元/千瓦、7000——12000元/千瓦。制氫設(shè)備成本在技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)的雙重作用下將加速降低，未來(lái)堿性電解水成本降幅潛力預(yù)計(jì)為20%左右，質(zhì)子交換膜成本降幅有望達(dá)到40%。
標(biāo)準(zhǔn)層面挑戰(zhàn)。截至目前，市場(chǎng)監(jiān)管總局已批準(zhǔn)發(fā)布?xì)淠茴I(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)101項(xiàng)，但主要集中在氫能應(yīng)用燃料電池技術(shù)方面，其他領(lǐng)域氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)薄弱，且有相當(dāng)部分標(biāo)準(zhǔn)的制定年限較為久遠(yuǎn)，現(xiàn)階段適用性不強(qiáng)。電氫耦合標(biāo)準(zhǔn)體系有待進(jìn)一步完善，可再生能源制氫、新型氫儲(chǔ)能、電氫耦合運(yùn)行控制、氫燃料電池發(fā)電與熱電聯(lián)產(chǎn)方面還存在標(biāo)準(zhǔn)體系不健全甚至空白等問(wèn)題。
政策層面挑戰(zhàn)。機(jī)制方面，盡管《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021——2035年）》明確了氫的能源屬性，但我國(guó)的氫氣屬性仍劃歸在危化品生產(chǎn)領(lǐng)域，必須進(jìn)入化工園區(qū)制氫，同時(shí)還需取得危化品生產(chǎn)許可證。此外，加氫站建設(shè)用地僅局限于商業(yè)用地，這大幅制約了氫能規(guī)模化發(fā)展。補(bǔ)貼方面，僅有成都等少數(shù)城市提出給予0.15——0.2元/千瓦時(shí)的電費(fèi)優(yōu)惠，國(guó)家層面電制氫環(huán)節(jié)配套激勵(lì)政策仍不完善。
電氫耦合發(fā)展相關(guān)建議
集中力量攻關(guān)核心技術(shù)。挖掘新型能源體系在不同階段對(duì)電氫耦合關(guān)鍵技術(shù)的訴求，分階段量化電解制氫、燃料電池等技術(shù)的研發(fā)目標(biāo)，形成“電氫耦合技術(shù)攻關(guān)路線(xiàn)圖”。電解方面，突破適用于可再生能源電解水制氫的各類(lèi)關(guān)鍵技術(shù)，提升負(fù)載調(diào)節(jié)能力、轉(zhuǎn)化效率、單槽規(guī)模等性能；燃料電池方面，開(kāi)展分布式發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)燃料電池向長(zhǎng)壽命、大規(guī)模、高效率方向發(fā)展。
多措并舉降低綠氫成本。一方面，拓展電力企業(yè)、氫能企業(yè)、石化企業(yè)等能源企業(yè)的合作模式，探索新能源谷電棄電制氫、氫儲(chǔ)能參與電力調(diào)峰、合同能源管理等商業(yè)模式，疏導(dǎo)電氫耦合項(xiàng)目成本。另一方面，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)與碳交易體系協(xié)同。將制氫行業(yè)的重點(diǎn)排放單位納入碳排放權(quán)交易體系，推動(dòng)不同生產(chǎn)工藝下的碳排放核算方法體系建設(shè)，制定合理的碳配額分配方法和制度，同時(shí)建立完善的綠氫認(rèn)證體系，提升綠氫競(jìng)爭(zhēng)力。
標(biāo)準(zhǔn)先行健全產(chǎn)業(yè)規(guī)范。開(kāi)展現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性研究，加快推動(dòng)大規(guī)模可再生能源電解水制氫、制氫加氫一體站、氫儲(chǔ)能電站、氫燃料電池、氫燃料電池汽車(chē)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作，統(tǒng)籌推進(jìn)氫能行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)家、團(tuán)體相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致的新型標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)從數(shù)量規(guī)模型向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變。同時(shí)，開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證，促進(jìn)工程標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和規(guī)范化管理，進(jìn)一步提升標(biāo)準(zhǔn)化水平。
頂層部署加強(qiáng)政策設(shè)計(jì)。建議修訂完善氫能相關(guān)法律法規(guī)，明確氫能作為“危化品”和“能源”的邊界條件，國(guó)家層面明確監(jiān)管和審批主體部門(mén)，可參照天然氣及液化天然氣的管理模式，適當(dāng)放寬氫能準(zhǔn)入條件。國(guó)家層面加強(qiáng)電氫耦合專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃和政策設(shè)計(jì)，對(duì)綠氫制取企業(yè)在用電方面給予適當(dāng)價(jià)格補(bǔ)貼，引導(dǎo)和鼓勵(lì)有條件的各類(lèi)資本設(shè)立氫能產(chǎn)業(yè)基金，逐步建立完善的電氫耦合產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展政策體系。（作者單位：華北電力大學(xué)新能源電力與低碳發(fā)展研究北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）
