中國能建華北院湯曉舒：氫能將成為破解能源危機的新密碼

近日，中國能建中電工程華北院氫能源研究院執(zhí)行總經(jīng)理兼總工程師湯曉舒接受新華網(wǎng)專訪，揭示氫能開發(fā)與利用引發(fā)的深刻的能源革命，破解能源危機，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系的新密碼。

氫，作為元素周期表中第一位的元素，在廣袤的宇宙中幾乎無處不在。氫能不僅來源豐富、綠色低碳，還能夠?qū)崿F(xiàn)可再生能源的大規(guī)模消納，從而加速推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等諸多領(lǐng)域的低碳化。

氫能的利用方式

氫能具有來源多樣、清潔低碳靈活高效和應(yīng)用場景豐富的優(yōu)點，它是未來極具前景的一種能源形式。氫能是支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展的一個重要的紐帶，是在交通、化工、冶金乃至建筑等眾多領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇。首先它可以作為燃料。氫作為燃料完全可以替代天然氣，它燃燒后只產(chǎn)生水，應(yīng)用端非常清潔和環(huán)保。

第二，氫能可以通過燃料電池技術(shù)利用轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，一方面提高能量的轉(zhuǎn)化效率，另一方面燃料電池在使用的過程中產(chǎn)生的放熱反應(yīng)可以進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)。我們生活中，一臺類似天然氣壁掛爐的設(shè)備，就可以進(jìn)行冷熱電三聯(lián)供技術(shù)的應(yīng)用，把能源利用效率提高到最高，方便我們?nèi)粘Ｉ睢?/span>

氫能助力北京冬奧會

2022年的北京冬奧會是我國宣布“雙碳”戰(zhàn)略后舉辦的第一次國際大型賽事，在應(yīng)用多項高科技新技術(shù)的當(dāng)中，氫能技術(shù)也進(jìn)行了應(yīng)用。首先是主會場火炬采用了氫能作為燃料，這與往屆奧運會大量使用液化天然氣或者丙烷等氣體的火炬燃料不同。另外，在冬奧會上還大量使用了氫燃料電池汽車，氫燃料電池汽車在行駛的過程中只排放水。在冬奧會期間，僅張家口賽區(qū)就累計加注氫氣將近100噸，減少碳排放1400多噸，相當(dāng)于種植了6.8萬多棵樹的碳吸收量，是全球最大規(guī)模的一次燃料電池的汽車示范。

將氫能用于北京冬奧會這一舞臺，向全世界充分展示了我國實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略的決心和能力，將有力的推動氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對上游風(fēng)光制氫下游綠氫的應(yīng)用具有較強的示范效應(yīng)以及帶動作用。

可再生能源電解水制氫系統(tǒng)

隨著氫能利用快速發(fā)展，制氫、儲氫以及輸氫技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用備受關(guān)注，尤其是新能源制氫更是解決大規(guī)模儲存發(fā)展緩慢等阻礙氫能利用問題的關(guān)鍵技術(shù)，新能源制氫系統(tǒng)也在各類重大項目中投入使用。長遠(yuǎn)來看，電解水制氫易與可再生能源結(jié)合，規(guī)模潛力更大，更加清潔可持續(xù)，是最有潛力的綠氫供應(yīng)方式。

可再生能源電解水制氫系統(tǒng)包括可再生能源發(fā)電，電解水制氫和儲氫供氫三大部分，它需要應(yīng)用到電力系統(tǒng)規(guī)劃、風(fēng)光資源選址、風(fēng)光發(fā)電設(shè)備、總圖規(guī)劃選址、升壓降壓變電站、輸電線路工程、電解制氫工程、儲氫工程，包括輸氫管道工程等眾多的技術(shù)，以及全系統(tǒng)整體配置優(yōu)化和經(jīng)濟評價等。它包括了眾多的環(huán)節(jié)，是一個龐大的多因素多變量系統(tǒng)，每個環(huán)節(jié)都可以有不同的規(guī)模配置，比如風(fēng)機規(guī)模配多大，光伏板配多少，電解槽又設(shè)置多少臺，儲氫容器又設(shè)置多少容量等等，經(jīng)過組合的配置就更多種多樣。

電解水制氫的華北院智慧

安全穩(wěn)定運行是可再生能源電解水制氫系統(tǒng)的實施的關(guān)鍵。可再生能源制氫系統(tǒng)的特點就是源端的波動性和隨機性，而用戶端卻是連續(xù)穩(wěn)定的用氫需求，因此我們就需要根據(jù)風(fēng)光資源的實時變化，采用電力預(yù)測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、協(xié)調(diào)控制、產(chǎn)供管理、成本優(yōu)化等動態(tài)控制技術(shù)，對整個系統(tǒng)的實施智慧管控，從而實現(xiàn)龐大系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟的運行。