隨著新能源大規(guī)模并網和新型用能設備廣泛接入，新型電力系統“雙高”“雙低”“雙波動”特征日趨明顯，大規(guī)模新能源發(fā)電將對持續(xù)可靠供電、電網安全穩(wěn)定和用電成本控制等造成沖擊。電氫融合能夠有機結合電能與氫能優(yōu)勢特性，推動多能源互聯互濟與源網荷儲深度協同，是“雙碳”目標下新型電力系統構建的重要載體。

電氫融合發(fā)展價值判斷

一是電氫融合可全面提升電力系統全時間尺度靈活調節(jié)能力，支撐新能源大規(guī)模安全穩(wěn)定消納。

短時間尺度看，電氫融合響應速度快，可快速平抑新能源出力波動。電制氫環(huán)節(jié)，以堿性電解水技術路線為例，其功率爬坡速度可達到每秒25%額定功率，調節(jié)范圍為30%~120%，是較理想的可調柔性負荷。氫發(fā)電環(huán)節(jié)，氫燃料電池響應速度為毫秒至秒級，氫燃氣輪機響應速度為分鐘至小時級，調節(jié)性能優(yōu)越，可全面參與調頻、抑制短時功率波動、日內調峰等。

長時間尺度看，氫以氣、液、固等物質形態(tài)長期存儲，可滿足新能源跨周、跨季等長周期調節(jié)需求。與傳統儲能技術相比，除了轉換效率偏低，氫儲能在功率容量和儲能周期等方面均具有顯著優(yōu)勢。由于儲氫容量投資相對較小，在跨季節(jié)調峰、應急備用等充放電循環(huán)次數較少、儲能時長較長的場景下，氫儲能具有明顯的成本優(yōu)勢。

二是電氫融合可推動電網與氫網靈活互濟，促進更大范圍能源優(yōu)化配置，提升電力系統運行效率及本質安全水平。

時間維度上，通過儲氫平抑電源、負荷波動，提高發(fā)輸變電設備效率。隨著新能源占比不斷提高，源荷兩側的工況波動進一步增大，按傳統平衡配置原則建設的發(fā)輸變電設備利用效率將不斷下降，推高電力系統運行成本。若電氫深度融合發(fā)展，可彌補電力供需即時平衡的缺陷，通過儲氣罐等存儲、釋放氫氣的緩沖作用增加平衡柔性。近中期電制氫負荷可作為柔性負荷參與電力需求響應；遠期隨著氫發(fā)電技術的成熟還可發(fā)揮儲能、虛擬電廠作用，同步平抑電源、負荷兩側波動，提高發(fā)輸變電設備的利用效率，降低系統運行成本。

空間維度上，通過輸氫輸電綜合優(yōu)化，“宜電則電、宜氫則氫”，緩解大規(guī)模、遠距離送電壓力，提升電網安全穩(wěn)定水平及運行效率。電氫融合通過“電—氫—電”跨區(qū)域大循環(huán)，將電網難以外送的新能源轉為氫能或氫基燃料，經公路、鐵路、航運、管道等廣義的氫網直接送入長三角、珠三角、京津冀等負荷中心發(fā)電，變“電從遠方來”為“電從身邊來”，既打通了新能源大規(guī)模開發(fā)瓶頸，也緩解了遠距離集中送電所造成的壓力和風險，還對受端電網形成更強有力的本地電源支撐，實現電力系統本質安全。此外，隨著電制氫、氫儲運、氫發(fā)電等技術的進步，關鍵核心設備的高度集成化和整體撬裝化，讓其運輸和裝卸將更加靈活。不僅氫能本身可以通過管束車運輸和轉供，甚至連電氫融合成套設備也可以實現空間的轉移和重新分配，從而極大地拓展電網和氫網靈活互濟空間。當局部地區(qū)電力負荷大幅增長時，氫能供給路徑可重新規(guī)劃為發(fā)電騰出容量空間，從而取消或延遲新建變電站或擴建變壓器、線路等，提高輸電走廊、變電站址資源緊張地區(qū)電網資產的利用率和經濟性。

三是電氫融合可助力終端能源消費脫碳，進一步強化新型電力系統在現代能源體系中的樞紐作用。

化石能源發(fā)電將逐步被氫能發(fā)電取代。高比例新能源發(fā)電的隨機性、波動性導致電力系統在未來相當長一段時期內仍離不開煤電、氣電等化石能源發(fā)電所發(fā)揮的兜底保障及靈活調節(jié)作用。而氫能或氫基燃料（氨、甲醇、甲烷）同樣具備煤、氣等燃料型能源發(fā)電的主要優(yōu)勢，終端消費過程則零碳或低碳。隨著氫能生產、儲運及發(fā)電技術不斷突破，氫燃機容量增大、成本下降、氫網全面鋪開、大規(guī)模氫能安全存儲商業(yè)化，氫能發(fā)電將從氫儲能、煤摻氨、氣摻氫等，逐步過渡到氫燃機替代調峰氣電、熱電聯產等，最終替代退役中小煤機乃至存量大型煤電。

氫能替代也是其他行業(yè)終端能源脫碳的重要途徑。除電力外，工業(yè)、交通、建筑等也是我國碳排放的重要來源，分別占能源活動碳排放量的37.5%、10%、10%左右。氫既是重要的化工原料，又是優(yōu)質的燃料，可通過燃料替代和原料替代等形式，減少工業(yè)、交通、建筑等領域的化石能源消費，助力其低碳轉型。

綠氫替代將加快推動電氫融合，打造以電為核心的綠色能源樞紐。在“雙碳”目標推動下，氫能供需兩端均有強烈的碳減排需求，綠氫替代灰氫是大勢所趨。以當前全國年消費3300萬噸氫氣為例，若全部采用可再生能源發(fā)電制氫替代，按每標方5千瓦時電測算，年需電量達1.85萬億千瓦時。綠氫有望成為未來電力需求增長的重要驅動力。

電氫融合應用場景設想

從電源側分析。近期場景是風光制氫耦合化工、鋼鐵，改善電源特性、促進風光消納?？稍偕茉锤患貐^(qū)電力邊際成本較低，風光制氫供給周邊化工、鋼鐵等用氫大戶具有一定的成本優(yōu)勢，且可降低用戶對外來原材料的依賴、助力其深度脫碳，并從改善新能源出力特性中獲得收益，有望最早實現經濟可行性，是近期電源側電氫融合的主要應用場景。遠期場景是可再生能源就地轉換為氫基燃料，輸氫輸電并舉，支撐新能源全面替代化石能源。隨著電制氫、氫發(fā)電等技術進步和成本下降，西部豐富的新能源可就地轉換為氫基燃料，供給氫燃氣輪機發(fā)電需要，徹底解決新能源隨機性、間歇性的問題。此外，還可通過公路、鐵路、航運、管道等將氫基燃料直送負荷中心，與輸電并舉，滿足西部清潔能源向中東部、南部負荷中心大范圍優(yōu)化配置的需要。

從電網側分析。近期場景是采用開環(huán)流動的“電—氫”模式，搭配儲氫罐以大型可調負荷形態(tài)服務電網與氫網。當前技術條件和市場環(huán)境下，電網側氫儲能的經濟性仍較差，建議以電制氫形態(tài)通過儲氫罐作為大型可調負荷支撐電網，利用氫能大規(guī)模、長周期的儲能特性，耦合氫能用戶為電網提供輔助服務、應急備用等，提升綜合收益。遠期場景是采用閉環(huán)流動的“電—氫—電”模式，搭配儲氫罐以源、荷雙重形態(tài)服務電網與氫網。一方面，通過電制氫平衡功率，將滿足就地發(fā)電需求以外的富余氫氣支撐不同領域的下游應用，提升各行業(yè)減碳強度；另一方面，通過氫發(fā)電為電網提供調峰、調頻、備用等輔助服務支持，且電氫融合系統具有時空平移特性，電制氫和氫發(fā)電2個環(huán)節(jié)能夠異地分時運行，更好滿足系統在時空上對靈活調節(jié)資源的需求。

從用戶側分析。近期場景是分布式就地制氫參與需求響應，提升系統調節(jié)能力和加氫站競爭力。電制氫響應速度快、調節(jié)范圍寬，且對電價極其敏感，參與電力需求響應意愿強烈。因此，在現有的技術條件下，負荷側試點分布式就地制氫參與需求響應是較合適的，通過合適的價格信號引導其參與需求響應，可顯著平抑電網的負荷波動。遠期場景是“分布式電制氫+氫燃料電池”在用戶側廣泛應用，產消一體負荷大量涌現，源荷、網荷互動能力大幅提升。隨著以光伏為代表的分布式電源快速發(fā)展，在用戶側大量建設電制氫裝置和氫燃料電池，形成產消一體負荷，快速響應不匹配電量，提升負荷靈活互動能力，推動多能源品種互聯互補。

??（作者單位：南方電網能源發(fā)展研究院電力規(guī)劃中心）