近日，天合元氫與華北電力大學、中國產業(yè)發(fā)展促進會氫能分會等單位聯合發(fā)布《光儲氫一體化解決方案藍皮書》顯示，隨著氫能行業(yè)的快速發(fā)展，其系統安全和經濟性成為困擾綠氫項目的最大痛點，如何保證光伏、儲能、氫能三個板塊協同合作、安全運行，同時又具備一定的經濟性，成為行業(yè)亟需解決的技術難題。

“在這個光儲氫一體化解決方案中，我們看到了光伏、儲能和氫能三種關鍵技術如何相互補充，形成一個多元化的能源系統，這為能源轉型提供了重要的解決方案。而綠色氫氨醇生產、低碳化工園區(qū)以及社區(qū)光儲氫-氫燃料電池熱電聯供系統等，也向我們展示了光儲氫一體化解決方案在不同場景下的可行性和巨大潛力。”中國產業(yè)發(fā)展促進會氫能分會秘書長張宇表示。

綠氫項目投建比例顯著上升

在目前中國新型能源體系中，光伏已成為最大的電源之一，儲能是構建未來清潔能源體系的基石之一，光伏發(fā)電的波動性和間歇性，使得其無法滿足制氫設備所需的穩(wěn)定電流，而電化學儲能則可作為系統的“調節(jié)劑”，將光伏發(fā)電的峰值電力儲存起來，在光照不足時釋放，提供持續(xù)穩(wěn)定的電力供應。在這一背景下，光儲氫一體化成為新型能源體系建設的“主力軍”、推動能源轉型、實現可持續(xù)發(fā)展的關鍵路徑，也成為“光儲氫氨醇”順利實現的先決條件。

從2019年3月首次將氫能寫入《政府工作報告》，至2022年3月國家發(fā)改委等部門發(fā)布《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，再到今年的《政府工作報告》指出要深入推進能源革命，控制化石能源消費，加快建設新型能源體系，我國目前已形成了較為完善的氫能產業(yè)發(fā)展制度政策環(huán)境，也基本構建了較為完整的制氫、儲運、加注和應用的氫能產業(yè)鏈。

“光伏、儲能和氫能技術在過去幾十年中不斷發(fā)展，成本逐漸降低，經濟效益顯著提升。通過推動技術進步和市場規(guī)模擴大，可以催生出更多新興市場和商業(yè)模式。從國家能源戰(zhàn)略視角看，綜合利用光伏、儲能和氫能對實現能源獨立和安全具有重要意義。三者協同發(fā)展可以減少對進口化石燃料的依賴，提高能源自主性和安全性。”天合元氫總裁段順偉對新華財經表示。

2023年以來，我國綠氫項目投建比例愈發(fā)上漲。數據顯示，2023年國內將近20個電解水制氫示范項目建成及投產，其中可再生能源制氫項目（“綠氫”項目）多達14個，制氫裝機規(guī)模合計達到387MW，同比2022年實現翻倍增長。同時，公開規(guī)劃在2024年建成的綠氫項目超過60個，其中已開工綠氫項目制氫裝機規(guī)模達2.8GW。

合成氨和甲醇是煤化工行業(yè)最主要的兩個綠氫應用領域，目前世界上絕大部分氨產品均采用從化石燃料中合成氨。我國是世界上最大的合成氨生產國，2023年國內產能為7750萬噸，占全球、亞洲和東亞產能的比重分別達到32%、54%和79%。其中4500萬噸來自煤炭，消耗標準煤超過5000萬噸，二氧化碳排放量超過1.5億噸二氧化碳。假設4500萬噸煤制合成氨的氫都來自綠氫，則需消耗800萬噸綠氫，可減少1.5億噸的二氧化碳排放。

三種關鍵技術相互補充

隨著傳統的以煤電為主的可控、連續(xù)發(fā)電模式正在逐步被新能源為主導的發(fā)電模式替代，能源產業(yè)也正在經歷一場深刻變革，即生產過程將更加清潔，消費模式轉向高度電氣化，能源分配將趨向平臺化，能源利用效率也在穩(wěn)步提升。電網結構也逐漸由過去以單向、多級傳輸為主的傳統電網，轉變?yōu)榘恢绷骰旌系拇笮碗娋W、微電網、局部直流電網以及可調節(jié)負荷的能源互聯網，電力消費的負荷特性也從以往的剛性、單向消費型轉變?yōu)楦屿`活、兼具生產和消費功能。

光儲氫一體化解決方案在發(fā)電端通過對比優(yōu)化組件技術選型，降低LCOE，提升項目收益率，并通過優(yōu)化組件輔材搭配，減少項目潛在風險；在儲能端，通過矩陣式溫控系統閉環(huán)控制實現電芯溫差小于2.5℃，提高電芯效率，降低熱失控風險，并在多維度配有智能監(jiān)控和預警系統，確保及時發(fā)現并處理安全隱患；在制氫端，通過加強高壓檢測，防止堿液或氣體泄漏，減少爆炸風險，并改進制氫設備核心材料和生產工藝，確保氫氣純度和設備安全。另外，通過先進的能量管理系統，實時監(jiān)測和調節(jié)光伏發(fā)電與負載之間的平衡，可以根據預測的天氣變化和當前電網需求，提前調整光伏發(fā)電輸出，減小波動對系統的影響。

在實施案例中，通過智能控制系統的調度，形成以光伏發(fā)電、電網托底和儲能作為可再生能源為主的電源，以制氫作為鏈接下游工業(yè)負荷（化工、煉油、冶金等）核心樞紐的新型能源供應鏈模式，可以實現在電源綠色化、能源網絡化、儲能多元化，以及降低能源成本、實現能源多元化等方面的優(yōu)化和整合，從而實現能源多種周期儲存，能源與負荷互動和智能化管理的可持續(xù)發(fā)展。

從源網荷儲的一體化路徑來看，多源能源供給能夠聚合工業(yè)園區(qū)負荷與周邊儲能，光伏為主、風力為輔的集中式可再生能源發(fā)電基地與國家電網形成多能互補的供電模式，為“綠色低碳”運行提供了綠色、安全、穩(wěn)定的電力保障；電網側可根據負荷用能聚合情況以光伏為主的可再生能源發(fā)電為主+大電網為輔+多元化儲能的方式，同時利用長時+短時儲能系統對再生能源的余電進行儲存消納和大電網的富裕的“谷電”儲能，滿足“削峰填谷”需求響應，減少對大電網的依賴與沖擊。

在負荷側，以電解水制氫為樞紐的工業(yè)負荷具備進行多類型聚合、柔性可控的負荷側自我調節(jié)能力，通過柔性電解水制氫與儲氫對工業(yè)園區(qū)負荷進行廣泛的聚合互聯、融合互動、實現電源側與負荷側的互動；最后在儲能側，“光儲氫一體”聚合了多樣性的儲能方式，電化學儲能以短時，功率型儲能調節(jié)作用為主，氫儲能則以長周期（周、月）容量型儲能調節(jié)為主。

據悉，天合集團將在內蒙古東部建設的西北光儲氫化工園區(qū)，就由發(fā)電系統、儲能系統、電解制氫系統以及合成甲醇系統組成，為保證供電連續(xù)性，在光伏發(fā)電基礎上增加了部分風力發(fā)電，以綠氫消納綠電、綠甲醇消納綠氫的模式，通過實施風光制氫一體化、源網荷儲一體化等消納主體，充分發(fā)揮了新能源、負荷、儲能的協調互濟能力，實現了制氫合成甲醇負荷與新能源發(fā)電智慧協同。

來源：新華財經