中能观察 | 行业专家谈氢氨发展趋势

来源：《中国电力报》 时间：2023-05-17 14:07

中国能源新闻网记者 余璇

　　“氢能作为新兴的能源形态，尽管目前在传统电力系统中占比非常小，但有研究认为，氢能在未来能源系统中的比重将显著增加。”3月31日，中国能源研究会能源政策研究室主任林卫斌，在参加中国能源研究会与自然资源保护协会（NRDC）联合举办的“新型电力系统沙龙”时表示。

　　氢能具有清洁低碳且可存储的特征，在消纳可再生能源、实现电网调峰等方面应用潜力巨大，因此在构建新型电力系统过程中受到越来越多的关注。

“氢氨+新能源”或成碳中和可行路径

　　2022年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021~2035年）》明确了氢能产业的“三大定位”，即未来国家能源体系的重要组成部分、用能终端实现绿色低碳转型的重要载体、战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

　　氢能将成为我国加快能源转型升级、培育经济新增长点的重要战略选择。鉴于氨是天然的储氢介质，且便于安全运输，因此氢氨路线成为目前推动氢能发展的热点之一。

　　“目前资本市场和地方都在关注并布局氢能。需要对氢能的发展前景、技术前景和应用场景进行深入探讨。”林卫斌表示，为实现“双碳”目标，电力结构将从以化石能源为主转向新能源占比逐渐提高，最终新能源将占据主体地位。在这个过程中，电力系统的整体形态、组织方式、交易方式都在发生系统性变革，关键产业的技术路径选择十分重要。

　　上海电机学院教授张华认为，“氢氨+新能源”是能源的终极解决方案，也是应对气候变化、实现碳中和的一个可行路径。为解决新型电力系统中可再生能源发电出力与用电负荷不匹配的问题，电网需要储能，特别需要有长时储能的技术解决方案。对于长时间、季节性、大规模的储能需求，氢氨是一个可行的技术方向。

　　氢氨作为储能可行性技术路线已成为业内共识，虽然产业链技术成熟，但作为能源使用，在效率和经济性方面仍有提升空间。

　　“从产业技术发展进步的角度，氢氨发展最大挑战来自效率和经济性两方面。”张华表示，在未来能源系统中，氢氨的应用前景主要有两个方面：一是在交通领域，氢氨作为燃料为使用混合动力系统的交通工具提供电能；二是在电力领域，氢氨作为燃料和储能，为电网提供调峰、调频、惯量等服务。

　　据分析，目前在交通领域，氢氨与柴油相比具有成本竞争力，有机会取代石油实现国家的能源安全。但在电力领域，氢氨应用尚处于示范探索阶段，成本竞争力不足，与煤的“对决”时机尚未成熟。

　　张华认为：“参考光伏的发展路径，在政策推动下，在得到资本市场的青睐实现规模化后，光伏成本大幅下降，氢氨经济的发展路径也可以具有类似特点。”他同时预测，未来充满不确定性，能源技术在今后10~30年取得突破性进步，或将为新型电力系统提供更多的选择。

构建新型电力系统仍需多路径探索

　　“各国都在大力发展和布局氢能，我国需要基于资源禀赋，多方探讨氢能发展多样化的商业模式和多层次的应用场景。”国网能源研究院副总工程师兼企业战略研究所所长马莉认为，新型电力系统的愿景明确，但技术路径存在多种可能，尚不清晰，需要多路径进行探索。

　　记者了解到，目前，新型电力系统正面临生产力和生产关系等多方面的变化。在生产力方面，电源结构、调节电源、电网形态在发生变化；在生产关系方面，市场主体、运行方式和价值导向也在发生变化。

　　马莉介绍，在生产力方面，随着新能源在电力系统中的占比逐渐提高，需要分区域、分阶段重构不同电源在系统中的功能定位；系统调节资源从目前的常规电源调节，将拓宽到需求侧的灵活性调节资源；电网形态方面集中式与分散式并存，出现了分布式能源、微网等形态。在生产关系方面，电动汽车、分布式电源、负荷聚合等主体正在进入市场；运行方式从计划走向市场，用合理的价格信号激发市场主体的活力；电力系统的价值导向从传统的更多考虑安全、经济，拓展到兼顾外部环境的碳约束。

　　此外，在新型电力系统建设中，氢氨能否直接作为过渡能源也成为热点问题。

　　“在我国新型电力系统建设过程中，能否跨越天然气直接转向氢氨作为过渡能源，目前看来从技术和经济方面都有待发展，是需要重点关注的。”华北电力大学教授董军表示，目前国际上认为，天然气是电力系统转型过程中的过渡能源，但因气价较高和重型燃机技术瓶颈等问题，在我国没有得到较快发展。

　　对于煤电转型问题，董军建议，首先，不能单独考虑煤电，需要放在电力系统中，综合考虑煤电与新能源、水电、核电、储能和需求侧资源，通过系统运行模拟分析不同电源的定位，提出煤电的转型路径。其次，要考虑不同省份的特点，并考虑和其他省份或区域的送受电关系，研究煤电转型路径。最后，煤电转型要在电力市场环境中研究，通过市场机制激励不同主体在新型电力系统中发挥作用。

氢氨路线有待成熟仍有降本空间

　　实现碳达峰碳中和，是一场广泛而深刻的经济社会变革，绝不是轻而易举就可以实现的，需要依赖能源领域更大范围的技术突破。

　　从当前技术来看，抽水蓄能占比最大、技术最为成熟，其以日调节为主，且固定投资大、可变成本低；对电网的支撑能力最强，是新型电力系统的重要组成部分。一位抽水蓄能研究人员表示，“结合未来发展方向，氢能可能需要更长时间的成熟过程，氢能侧重于长周期调节，且固定投资低、可变成本高，与抽水蓄能形成很好的互补。”

　　“现阶段需要从全系统角度统筹各类电源资源支撑、调节作用和新能源消纳运行情况。各类储能和燃气轮机都是有效支撑调节资源，在技术比选时要全面考量它们在风电、光伏高渗透率情景下的调节价值。”水电水利规划设计总院综合能源部主任工程师李少彦认为，面对未来频繁启停、快速爬坡等需求，燃气轮机、氢氨汽轮机有优势。

　　“氢氨燃机在燃气轮机技术进步及其国产化后，有很大的降本空间。氢氨燃机经多次转化，与燃煤机组的比较优势不在于电量成本，而是有效的电力成本，即以较低的初始投资、较少（但较贵）的燃料成本、较低的利用小时数，发挥更好的支撑调节作用。”李少彦表示，以我国当前的新能源装备制造能力和工程施工能力，每年建设1亿~2亿千瓦的风电、光伏不成问题。但由于新能源置信容量低，1亿千瓦装机只有1000万千瓦的容量价值，相比较于快速增长的电力负荷缺口，新能源对解决电力安全保供问题作用有限。

　　同时，李少彦指出，要基于新能源发展的不同阶段，进行技术和经济成本分析，最终作出选择。近年来，气候变化造成的极端气象出现得更加频繁，干旱洪涝导致水电出力受影响，加之可调可控性低的风电、光伏装机极速增加，预计氢氨燃机在青海等省份有比较好的应用场景，可以先行示范探索。

　　责任编辑：沈馨蕊