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氫儲能的底層邏輯：以氫的靈活性提升能源系統(tǒng)的靈活性
2022-11-28 瀏覽次數(shù)：100
目前，能源系統(tǒng)轉型面臨的一個重要問題是提高能源系統(tǒng)的靈活性，增強能源調(diào)節(jié)能力，解決可再生能源的消納和供需匹配問題。
氫能的“靈活性”和“燃料/原料屬性”，與能源系統(tǒng)在供需轉型過程中所面臨的能源系統(tǒng)靈活性和深度脫碳問題完美契合，這是使氫能成為未來能源系統(tǒng)重要組成部分的根本原因。
氫能是補充能源系統(tǒng)靈活性的優(yōu)質(zhì)資源
電力是一種較難直接儲存的“剛性”能源，需要轉化為其他能量形式，這就要求發(fā)電和用電必須實時保持一致。與電力不同，氫能在制備和使用方面具有時間上的靈活性。由于氫能易于儲存，并且制氫和用氫不需要同時進行，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)從過去的“電源側可調(diào)，負荷側不可控”逐漸轉變?yōu)椤半娫簇摵删豢煽亍?，增加了電力系統(tǒng)實時平衡供需的難度。因此，氫能作為一種可以由電力制備并且使用過程中不排放廢物的靈活性能源，可以很好地融入未來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。
儲能方案主要可以分為熱儲能、機械儲能、電化學儲能、電磁儲能以及化學儲能幾大類。其中，抽水蓄能是當前最主要的傳統(tǒng)儲能方式，在中國的儲能裝機總量中占到了77%的比例；而在新型儲能中，鋰離子電池是當前最主要的方案，占到了新型儲能裝機的比例約為94%。
在目前的儲能方案下，未來仍然存在大量的可再生能源功率調(diào)節(jié)缺口。這些缺口主要來自三個方面。首先，由于碳中和目標的限制，靈活性煤電機組和天然氣發(fā)電機組作為化石能源發(fā)電方式的規(guī)模受到限制。其次，由于地理條件等因素的限制，抽水蓄能的發(fā)展規(guī)模也有一定的上限。第三，雖然電化學儲能作為一種快速發(fā)展的新型儲能方式，在長周期、大規(guī)模儲能需求的應用上仍然面臨著鋰資源約束、成本較高和安全性等問題。
根據(jù)當前情況，到2030年，可再生能源的功率調(diào)節(jié)缺口將達到1200GW；到2050年，該缺口將超過2500GW。因此，為了滿足能源轉型的需求，未來需要引入新的儲能方式來發(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、電網(wǎng)側和負荷側提供靈活性。在電源側，通過與風能和太陽能結合，可實現(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。在電網(wǎng)側，通過將電解制氫+氫能發(fā)電結合起來，可以通過氫儲能來調(diào)整電網(wǎng)峰谷負荷。在負荷側，電解水制氫加氫一體站等分布式的制氫/用氫場景可以根據(jù)電價的高低選擇性制氫，以滿足需求側響應。
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