（康建東：中國電力科學(xué)研究院有限公司技術(shù)戰(zhàn)略研究中心室主任）

3月27日，在北京舉行的2024中國國際清潔能源博覽會(huì)“綠氫技術(shù)與氫電協(xié)同發(fā)展”專題論壇上，中國電力科學(xué)研究院技術(shù)戰(zhàn)略研究中心室主任康建東從電力行業(yè)的角度看待氫能發(fā)展，以“電氫耦合技術(shù)綻裂及發(fā)展趨勢(shì)”進(jìn)行了演講，內(nèi)容如下：

新型電力系統(tǒng)的典型特征是清潔低碳、安全可靠、靈活高效、智能友好、開放互動(dòng)，電力系統(tǒng)正在圍繞著構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和新型能源體系的路徑在發(fā)展，其基本特征是在用戶側(cè)、供給側(cè)和電網(wǎng)側(cè)將形成新的格局。

其中，供給側(cè)主要是以可再生能源為主體。2022年底我國風(fēng)能和太陽能的發(fā)電量裝機(jī)容量增速及容量是世界第一，總量達(dá)到了7.2億千瓦。可再生能源和煤電裝機(jī)總力分別是47.3%和43.8%。2060年前新能源發(fā)電量將超過50%。

用戶側(cè)終端則將會(huì)形成以電為主的趨勢(shì)，目前電動(dòng)汽車的保有量達(dá)到了800多萬輛，既是電能的消費(fèi)者，也是電能的生產(chǎn)者。

整體來講，電力系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)也會(huì)發(fā)生重大的變化，一般發(fā)電主要是根據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整新型電力系統(tǒng)必須要有相關(guān)的儲(chǔ)能和需求響應(yīng)的措施，才能實(shí)現(xiàn)電力的供需平衡。

  　

到2023年底，大概有40個(gè)國家制定了國家氫能戰(zhàn)略，其中以綠氫為主發(fā)展方向。國際氫能委員會(huì)調(diào)查報(bào)告指出，2050年全球氫能占比達(dá)到18%，目前氫能的產(chǎn)業(yè)鏈尤其在中國已經(jīng)初具規(guī)模，未來5年到10年形成爆發(fā)趨勢(shì)。國際能源署發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，在2020年到2023年，電解槽的裝機(jī)容量在迅速提升，達(dá)到百GW級(jí)，目前中國的量是GW級(jí)，在2050年有望達(dá)到3600GW。

  　

從氫能在電力系統(tǒng)中的作用來看，首先是源端利用可再生能源制氫，可以促進(jìn)可再生能源的消納。我國可再生能源的發(fā)展是世界領(lǐng)先的，可再生能源制氫可以有效提升我國可再生能源的消納水平。

  　

其次，對(duì)于新型電力系統(tǒng)和新型能源體系來講，氫儲(chǔ)能具備長周期的特點(diǎn)，未來將是一個(gè)重要的方式，在儲(chǔ)能場(chǎng)景中發(fā)揮重要的作用。

  　

第三，充分利用氫能的調(diào)節(jié)特性，可以實(shí)行電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)。電力系統(tǒng)是發(fā)和用同步的系統(tǒng)，所以中間要有很多靈活性調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)，目前先進(jìn)的電解水制氫技術(shù)具備了一些調(diào)節(jié)能力。

  　

第四是終端，可以推進(jìn)多種能源的互補(bǔ)，拓展電能綜合利用的途徑

  　

全球氫能戰(zhàn)略政策及技術(shù)布局

美國在2022年9月份公布了國家清潔氫戰(zhàn)略與路線圖，主要是致力于綠色制氫，在交通、發(fā)電、住宅、建筑、工業(yè)等幾大領(lǐng)域布局，計(jì)劃產(chǎn)量在2030年達(dá)到1000萬噸，在2040年2000萬噸，在2050年5000萬噸。并提出了2030年電解槽成本要降到每千瓦300美元、運(yùn)行壽命8萬小時(shí)、效率達(dá)到65%的目標(biāo)。

美國的國家清潔氫戰(zhàn)略與路線圖提出，2023年到2025年，在建筑供暖領(lǐng)域?qū)嵭刑烊粴夤芫W(wǎng)混氫輸送；2026年到2030年，在運(yùn)輸領(lǐng)域加氫站基礎(chǔ)設(shè)施形成網(wǎng)絡(luò)，生產(chǎn)領(lǐng)域氨和甲醇?xì)涞难苌�物過渡到逐漸使用低碳?xì)涞碾A段；2030年以后，氫能在各個(gè)行業(yè)要迅速大規(guī)模的部署，推動(dòng)清潔氫在工業(yè)重型運(yùn)輸和電網(wǎng)長期儲(chǔ)能等領(lǐng)域的應(yīng)用。

為此，美國能源部等相關(guān)機(jī)構(gòu)提出了諸多補(bǔ)貼計(jì)劃，比如，在2023年10月份提出70億美元的清潔氫研發(fā)計(jì)劃，主要關(guān)注于氫能發(fā)電和工業(yè)領(lǐng)域。

從技術(shù)的角度來看，美國在2018年到2020年均布局了PEM的質(zhì)子交換膜技術(shù)，2019年開始關(guān)注固體氧化物制氫技術(shù)，前沿布局了成本耐用的陰離子交換膜技術(shù)。美國在2020年前布局相關(guān)方面都達(dá)到的比較前沿的水平。

在電力用氫方面，美國2018年到2022年布局了質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池技術(shù)。2021年、2022年開始關(guān)注氫燃?xì)廨啓C(jī)、熱電聯(lián)產(chǎn)相關(guān)技術(shù)研發(fā)，氫燃?xì)廨啓C(jī)也是我們?cè)诎l(fā)電端未來可能適用于電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的方式。2030年除了制氫和用氫重點(diǎn)關(guān)注了地質(zhì)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)輸氫和管道輸氫技術(shù)。

德國則是2030年7月份更新了新版的國家氫能戰(zhàn)略，其首要目標(biāo)是大幅提升了國內(nèi)電解制氫能力，產(chǎn)品從生產(chǎn)到氫能價(jià)值的全產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，并逐漸應(yīng)用于航空航運(yùn)和電力部門。

歐洲主要還是做管道輸氫技術(shù)，歐洲利用波羅的海和北海的海上風(fēng)電以及芬蘭的陸上風(fēng)電，還有通過中東北非光伏比較發(fā)達(dá)，通過相對(duì)比較低的光伏制電成本把氫通過管道或者船運(yùn)輸送到歐洲，歐洲相關(guān)的材料也提供，在北部、南部、西部、東部都有相關(guān)的氫氣運(yùn)輸?shù)淖呃扔?jì)劃。

  　

從德國的技術(shù)角度考慮，主要是歐洲的地平線計(jì)劃，2023年1月份到10月份，投資也是比較多的。它主要還是聚焦在固體氧化技術(shù)和太陽能化學(xué)制氫方法的研究，同時(shí)也關(guān)注管道、管道缺陷相關(guān)的定位、檢測(cè)等技術(shù)。2023年重點(diǎn)布局了航空氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)高效燃燒系統(tǒng)固體氧化電池以及相關(guān)的控制算法研究。

  　

日本也是在去年公布了新版的氫能國家戰(zhàn)略，主要還是在產(chǎn)量上相對(duì)之前有一個(gè)比較大的提升，同時(shí)成本也有相關(guān)的降低。同時(shí)特別關(guān)注低碳?xì)涞奶紡?qiáng)度目標(biāo)的規(guī)劃。日本主要是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)構(gòu)NEDO推動(dòng)相關(guān)方面的研究，在2023年主要還是聚焦在質(zhì)子交換膜膜電極和催化劑的研發(fā)，用氫方面關(guān)注催化劑、納米膜等相關(guān)研究，同時(shí)也關(guān)注固體氧化物和氫燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)技術(shù)。

  　

中國方面，我們推出了氫能的首個(gè)規(guī)劃和氫能標(biāo)準(zhǔn)體系的研究，主要是在氫能的制儲(chǔ)輸用各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行布局。中國也分析了國家可再生能源與氫能的重點(diǎn)專項(xiàng)，并在2022年開始關(guān)注固體氧化物燃料電池方向，2023年開始攻關(guān)陰離子交換膜的相關(guān)技術(shù)以及直接海水制氫技術(shù)。儲(chǔ)氫方面，在2022年布局了固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)，2023年開始關(guān)注大規(guī)模地質(zhì)儲(chǔ)氫技術(shù)的研發(fā)。用氫方面，主要是質(zhì)子交換膜和固體氧化物，在2023年重點(diǎn)關(guān)注摻氫和摻氨燃燒技術(shù)，并對(duì)電解制氫、地質(zhì)儲(chǔ)氫、氫能微網(wǎng)等方面進(jìn)行相關(guān)的布局研究。

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