據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2023年上半年全社會(huì)用電量累計(jì)43076億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)5%。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展和居民生活水平的提高，人們對(duì)電力的需求量也日益增加。近年來(lái)，“碳減排”、“碳中和”的需求增加。傳統(tǒng)火力發(fā)電面臨著轉(zhuǎn)型，新能源電力發(fā)展是必然趨勢(shì)，氫電耦合為新能源電力的發(fā)展提供重要保障。
新能源電力的發(fā)電方式是指利用自然界存在的可再生能源，如水力、風(fēng)能、太陽(yáng)能等直接或間接轉(zhuǎn)化為電能的方式。雖然對(duì)環(huán)境和氣候的影響較小，但在穩(wěn)定性、安全性以及電量平衡上還有所欠缺。其主要原因是新能源發(fā)電具有間歇性、不穩(wěn)定性，影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。
在新能源電力系統(tǒng)下，電網(wǎng)“三高”“雙峰”問(wèn)題愈發(fā)凸顯，源荷兩端潮流波動(dòng)性嚴(yán)重。目前，超大規(guī)模、超高比例新能源電力系統(tǒng)能量平衡的重點(diǎn)已由日內(nèi)調(diào)峰轉(zhuǎn)向?yàn)橹虚L(zhǎng)時(shí)間的能量平衡遷移問(wèn)題。

對(duì)此，氫能在其中發(fā)揮重要作用。
氫電耦合技術(shù)
氫能作為一種化學(xué)儲(chǔ)能方式，適用于長(zhǎng)期儲(chǔ)能，且儲(chǔ)能容量大，在百GW·h以上，是極具潛力的新型大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)?！稓淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》中也明確指出將重點(diǎn)發(fā)展可再生能源制氫。氫電耦合，就是在用電低谷時(shí)使用電力制氫儲(chǔ)存，在用電高峰時(shí)通過(guò)燃料電池發(fā)電，氫能和電能相互轉(zhuǎn)化，滿足削峰填谷的需求。
通過(guò)氫能的制取、存儲(chǔ)、發(fā)電、加氫一體化，可以實(shí)現(xiàn)“綠電”“綠氫”之間的靈活轉(zhuǎn)換。氫電耦合是實(shí)現(xiàn)可再生能源100%消納、100%零碳電力供給的重要手段。
氫電耦合應(yīng)用場(chǎng)景
氫電耦合可根據(jù)氫能和電能的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、輸送、使用等環(huán)節(jié)分為三個(gè)經(jīng)典場(chǎng)景。
場(chǎng)景一 可再生能源電解水制氫及就近利用耦合場(chǎng)景
在可再生能源豐富且氫能需求較大的地區(qū)，設(shè)立可再生能源電解水制氫專區(qū)，制取的氫作為原料。這一場(chǎng)景中制取的氫作為原料或燃料就近利用，應(yīng)用場(chǎng)景包括石化、化工、交通、電力等。
場(chǎng)景二 氫儲(chǔ)能場(chǎng)景
部分地區(qū)可再生能源豐富，電網(wǎng)規(guī)模大，需要靈活調(diào)節(jié)資源狀態(tài)。對(duì)此要設(shè)立可再生能源電解水制氫專區(qū)，通過(guò)電-氫-電的轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電能和氫能的相互轉(zhuǎn)換，發(fā)揮氫能長(zhǎng)周期、大容量的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)。
場(chǎng)景三 能源遠(yuǎn)距離耦合場(chǎng)景
這一場(chǎng)景針對(duì)可再生能源豐富地區(qū)和氫能需求端你想分步，綜合論證輸電與輸氫的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。其一是采用遠(yuǎn)距離輸氫技術(shù)：在可再生能源豐富的地區(qū)設(shè)立制氫專區(qū)，采用氫能運(yùn)輸技術(shù)，以滿足遠(yuǎn)端用戶側(cè)用氫需求。其二是采用遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)：將新能源電力遠(yuǎn)距離輸送到用戶側(cè)，用戶側(cè)電解水制氫，滿足多樣化的用氫需求。
氫電耦合應(yīng)用項(xiàng)目
今年3月，我國(guó)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目固態(tài)氫能發(fā)電并網(wǎng)率先在廣州和昆明同時(shí)實(shí)現(xiàn)，這也是我國(guó)首次將光伏發(fā)電支撐固態(tài)氫能應(yīng)用于電力系統(tǒng)。整個(gè)項(xiàng)目可存儲(chǔ)165公斤氫能，在用電高峰時(shí)，可持續(xù)穩(wěn)定出力23小時(shí)、發(fā)供電2300度。
6月15日，國(guó)內(nèi)首個(gè)氫電耦合中壓直流微網(wǎng)在浙江寧波投運(yùn)，該項(xiàng)目每日可滿足10輛氫燃料電池汽車加氫、50輛純電動(dòng)汽車直流快充需求，可離網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行168小時(shí)。實(shí)現(xiàn)了氫產(chǎn)業(yè)全鏈條相關(guān)設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化，氫電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

此外，杭州、麗水、臺(tái)州等地的氫電耦合項(xiàng)目示范與應(yīng)用，展示了氫能在工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)基地、農(nóng)村、海島等各種場(chǎng)景的應(yīng)用普適性，展現(xiàn)了新型電力系統(tǒng)構(gòu)建與雙碳目標(biāo)下氫能與電能的協(xié)同方式。
氫電耦合發(fā)展前景展望
目前氫電耦合還處于產(chǎn)業(yè)化初期，氫電轉(zhuǎn)換效率不高，技術(shù)有待成熟，成本也需要降低。在氫電耦合工作的推進(jìn)中，需要解決幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
推動(dòng)技術(shù)攻關(guān)，提高轉(zhuǎn)化效率
轉(zhuǎn)化效率低是氫電耦合的發(fā)展痛點(diǎn)之一，“電-氫-電”轉(zhuǎn)化過(guò)程中雖然只有水的消耗和生成，但由于存在兩次能量轉(zhuǎn)換，總效率只有40%-50%。因此需要加強(qiáng)電解水和燃料電池核心技術(shù)的研發(fā)。
探索氫電共贏的耦合模式
在與電網(wǎng)企業(yè)、石化企業(yè)、發(fā)電企業(yè)合作方面，氫儲(chǔ)能參與電力調(diào)峰方面以及交通領(lǐng)域的供能方面探索氫電耦合的運(yùn)營(yíng)模式，推進(jìn)氫電耦合產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。
健全政策體系 推動(dòng)試點(diǎn)示范
規(guī)劃氫電耦合系統(tǒng)發(fā)展方向，推進(jìn)氫電耦合標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)作，國(guó)家層面要加強(qiáng)政策頂層設(shè)計(jì)，地方層面要出臺(tái)針對(duì)性的激勵(lì)政策，并積極推進(jìn)試點(diǎn)示范，逐步建設(shè)完善的氫電耦合產(chǎn)業(yè)鏈體系。