高成綠能：氫儲能發(fā)電應(yīng)用痛點及解決策略

“當前氫氣成本高、電站造價成本高、能量轉(zhuǎn)換效率低、技術(shù)成熟度低，以及制氫-儲氫-運氫-發(fā)電整個流程較長，法規(guī)制度不健全等諸多因素給氫儲能發(fā)電應(yīng)用推廣帶來了極大挑戰(zhàn)。”高成綠能首席技術(shù)官侯向理在2022高工氫電年會上表示，我們要尋找便宜氫源，提高能量利用效率，尋找高電價應(yīng)用場景，尋求政策支持，并挖掘新型應(yīng)用領(lǐng)域。

在本屆年會，侯向理發(fā)表了“氫儲能的探索與實踐”的主題演講。他深入解讀了氫儲能的優(yōu)勢及未來發(fā)展趨勢，同時結(jié)合高成綠能多年在氫儲能領(lǐng)域的應(yīng)用實踐，針對氫儲能發(fā)電應(yīng)用模式所存在的挑戰(zhàn)進行了分析，并提出了相應(yīng)的解決策略。

氫儲能趨勢與優(yōu)勢

據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)顯示，2022年前三季度，全國可再生能源新增裝機9036萬千瓦，占全國新增發(fā)電裝機的78.8%；全國可再生能源發(fā)電量1.94萬億千瓦時，占全國發(fā)電量6.3萬億千瓦時的30.8%。可再生能源新增裝機和可再生能源發(fā)電量的占比都有進一步上升的趨勢。

可再生能源存在時空性、隨機性、波動性共存的特點，無法與用電需求完美匹配，尤其在新增裝機和發(fā)電量同時上升的趨勢下，儲能的重要性日益凸顯。為此，我國政策對于儲能給予了一定的補貼和要求，進一步推動了儲能市場規(guī)模的提升。按照新能源項目儲能設(shè)施配建比例不低于裝機容量的10%來計算，全國每年新能源項目新增配套儲能超過1000萬千瓦。

儲能有很多的技術(shù)路線，有抽水蓄能、壓縮空氣儲能、電化學儲能、飛輪儲能、超級電容器等。2021年中國儲能市場裝機功率為43.44GW，位居全球第一。其中，抽水蓄能裝機功率占比86.5%，電化學儲能裝機功率占比11.8%。目前抽水蓄能占據(jù)主要市場地位。但氫儲能作為新興的儲能方式，越來越得到重視，前景被廣泛看好。

《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中提到，推動長時間電儲能、氫儲能、熱（冷）儲能等新型儲能項目建設(shè)，示范工作重點提及可再生能源制儲氫(氨)、氫電耦合等氫儲能示范應(yīng)用。2022年11月，國家能源局召開新聞發(fā)布會也提出，要擴大可再生能源非電利用規(guī)模，推動可再生能源規(guī)模化制氫。對比其他儲能方式來看，氫儲能的確有幾大優(yōu)勢：

1、滿足新能源的消納，氫儲能適合長周期、大規(guī)模儲能，儲運和使用方式比較靈活，可使用純氫運輸、天然氣摻氫、特高壓輸電受端制氫和液氨等方式，不僅可以與電能之間相互轉(zhuǎn)化，而且還可以與含氫化合物促進工業(yè)脫碳；

2、氫儲能受到地理限制和生態(tài)保護的限制比較少，相比于壓縮空氣、抽水蓄能等其他大規(guī)模儲能技術(shù)而言，氫儲能不需要特定的地理條件，應(yīng)用場景更加廣泛；

3、氫儲能具有一定的規(guī)模儲能經(jīng)濟性，儲能系統(tǒng)的邊際成本隨著規(guī)模會逐漸下降，規(guī)模化儲氫比儲電的成本要低一個數(shù)量級。

美國能源部《儲能大挑戰(zhàn)路線圖》指出，氫可作為電-氫能源轉(zhuǎn)換體系的關(guān)鍵媒介和能源轉(zhuǎn)型的基石，容易獲得，來源多樣，用途廣泛，戰(zhàn)略意義重大。

氫儲能發(fā)電應(yīng)用模式痛點與解決策略

在解讀了氫儲能的優(yōu)勢及未來發(fā)展趨勢后，侯向理還重點分析了氫儲能發(fā)電應(yīng)用模式痛點。“當前通過多種方式獲得氫能源，用于氫儲能電站獲得的電能及熱能可以滿足家庭生活、工業(yè)用電、商場、醫(yī)院、交通等領(lǐng)域的需求。”侯向理說，氫儲能可以實現(xiàn)分布式智能供電及多能互補，但當前氫儲能發(fā)電的經(jīng)濟性問題還有待解決。

氫儲能發(fā)電的經(jīng)濟性取決于充（制氫）放（發(fā)電）電價差。假設(shè)綠電-制氫-發(fā)電場景：可再生能源電價占綠氫制氫成本的60-70%，以0.15元/kWh可再生能源發(fā)電電價和50kWh/kg制氫電耗計算，可再生能源制氫的成本約為10.7-12.5元/kg。按照單位千克氫氣發(fā)電18kWh和0.6元/kWh售電價格計算，售電收入為10.8元/kg，最多與制氫成本勉強持平，全鏈條算下來必然虧損。整個鏈條電-氫-電能量轉(zhuǎn)化效率只有30%多，這導致充放電電價差值至少5倍以內(nèi)都沒有經(jīng)濟性。

整體來看，當前氫氣成本高、電站造價成本高、能量轉(zhuǎn)換效率低、技術(shù)成熟度低，以及制氫-儲氫-運氫-發(fā)電整個流程較長，法規(guī)制度不健全等諸多因素給氫儲能發(fā)電應(yīng)用推廣帶來了極大挑戰(zhàn)。出路在哪？侯向理認為：“要尋找便宜氫源，提高能量利用效率，尋找高電價應(yīng)用場景，尋求政策支持，挖掘新型應(yīng)用領(lǐng)域。”具體如下：

1、進一步提高全鏈條電能轉(zhuǎn)化效率，并充分利用副產(chǎn)熱。

2、可再生能源電價是否可以進一步降低到0.1元/kWh甚至更低？同時尋找銷售電價更高的場景？

3、氫氣價格是否有更便宜的來源，譬如副產(chǎn)氫、進口氫？

4、前期是否可以尋找一定政策支持，促進技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)鏈成本下降，順利度過產(chǎn)業(yè)培育期。

5、特定場景挖掘與其他儲能技術(shù)的比較優(yōu)勢，譬如長周期、低頻率、大容量應(yīng)用領(lǐng)域。

6、將氫儲能發(fā)電與氫氣多種工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，提高氫氣使用靈活性與經(jīng)濟性。

預(yù)計未來隨著氫氣規(guī)模化制造、成本進一步降低，以及電站成本大幅下降、能量轉(zhuǎn)化效率進一步提升，法律法規(guī)的進一步完善，氫儲能發(fā)電示范應(yīng)用將逐步過渡至商業(yè)化推廣。

氫儲能電站應(yīng)用案例

在演講的最后，侯向理分享了高成綠能多年來在氫儲能發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用實踐。他用高成綠能已經(jīng)交付或正在交付的應(yīng)用案例，進一步深入分析了不同類型氫儲能電站的產(chǎn)品特點。

第一類，電解水制氫儲能電站。以高成綠能成功交付嘉興紅船基地“零碳”智慧園區(qū)的熱電聯(lián)供電站、浙江巨化裝備工程集團的氫能方艙系統(tǒng)、為浙江正泰新能源設(shè)計建造的燃料電池儲能電站為例，這三類電站都是采用綠氫。

其中，為嘉興恒創(chuàng)電力集團、嘉興市供電局設(shè)計建造的電站是國內(nèi)首座氫儲能熱電聯(lián)供電站，采用PEM電解水制氫，用屋頂光伏發(fā)電制氫，實現(xiàn)熱能與電能的雙利用，相輔相成提高能源的利用效率，并入整個智慧能源體系，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

為浙江正泰新能源設(shè)計建造的燃料電池儲能電站，采用了堿式制氫&PEM電解水制氫雙系統(tǒng)，雙電源系統(tǒng)（光伏+谷電）供電制氫，搭配多輛氫能觀光車進行示范運行；為浙江巨化設(shè)計建造的氫能方艙系統(tǒng)，采用可再生能源制氫及金屬儲氫系統(tǒng)。產(chǎn)生的熱能除供應(yīng)園區(qū)外，還用于金屬儲氫。在雙熱管理系統(tǒng)下，余熱得到了高效利用。

目前，可再生能源制氫儲能電站主要用于發(fā)電側(cè)領(lǐng)域，實現(xiàn)長周期、大體量儲能，形成真正的綠色閉環(huán)式能源產(chǎn)業(yè)鏈。

第二類，特殊場景下的即產(chǎn)即用電站。采用甲醇醇類制氫，燃料為化石燃料，對儲存要求不太高，氫氣即產(chǎn)即用，具備高穩(wěn)定性、高可靠性，且安全設(shè)施完善。

化石資源/醇類制氫工藝成熟、成本低廉，具備較強的規(guī)模效應(yīng)，是目前工業(yè)氫氣的主要制取路徑。目前全球氫氣消費量超過96％是通過化石燃料制取的。“我們認為化石燃料制氫在一定場景下也有其利用價值。通過化石燃料制取，借助于碳捕集與封存技術(shù)CCS可以有效降低該類制氫方式的碳排放，將灰氫轉(zhuǎn)變?yōu)樗{氫，以實現(xiàn)未來能源的可持續(xù)發(fā)展。”侯向理說。

第三類，備用電源。高成綠能與廈門鐵塔、德州鐵塔合作，為5G基站提供備用電源。“我們?yōu)閺B門鐵塔5G基站提供了5kW和10kW的備用電源，進行了為期3個月的實測。”侯向理透露，實測讓我們堅定看好燃料電池未來在基站備用電源領(lǐng)域的應(yīng)用。

政策層面也有好消息：2021年7月，工信部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023年）》明確：支持探索利用鋰電池、儲氫和飛輪儲能等作為數(shù)據(jù)中心多元化儲能和備用電源裝置；2022兩會期間，提出實施“東數(shù)西算”工程，統(tǒng)一布局節(jié)點型設(shè)施，加快打造8大樞紐、10個國家數(shù)據(jù)中心集群，穩(wěn)妥有序推進國家新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心、國家互聯(lián)網(wǎng)骨干直連點建設(shè)。未來全國各地的數(shù)據(jù)中心作為“能耗大戶”，將是氫儲能重要的應(yīng)用場景。

第四類，化工副產(chǎn)氫電站。目前高成綠能與一家精細化工公司合作，發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模為2兆瓦，燃料為提純后的低成本化工副產(chǎn)氫，電站的公用工程需求與工廠契合通用，可以實現(xiàn)降碳省電，解決拉閘限電的問題。

當前國內(nèi)化工副產(chǎn)氫存量大，尤其是氯堿行業(yè)和丙烷脫氫行業(yè)存在大量的工業(yè)副產(chǎn)氫，經(jīng)過有效利用可幫助工廠降碳省電。

高成綠能成立于2006年，位于浙江省長興縣，是國內(nèi)首批成立的燃料電池企業(yè)之一。經(jīng)過16年的沉淀與發(fā)展，公司擁有從催化劑、膜電極、燃料電池、電解水制氫到燃料電池系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)和自主知識產(chǎn)權(quán)；建立了便攜式、移動式、固定式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)研發(fā)中心、制造中心；客車、重卡等車載動力燃料電池系統(tǒng)研發(fā)中心、運維中心，是集研發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)為一體的軍民融合型國家高新技術(shù)企業(yè)。

基于對自身優(yōu)勢及外部形勢的判斷，高成綠能確立了“重點布局氫儲能電站的市場、強化車載端市場拓展應(yīng)用、同步拓展零售市場”的布局策略。憑借配套多個典型的氫儲能電站項目，高成綠能成為氫儲能發(fā)電新時代的先鋒企業(yè)。