氢储能在我国新型电力系统中的应用价值、挑战及展望

2022年第24卷第3期

摘要

关键词

图片

参考文献

相关研究

回顶部

《中国工程科学》 >> 2022年第24卷第3期 doi: 10.15302/J-SSCAE-2022.03.010

氢储能在我国新型电力系统中的应用价值、挑战及展望

1. 华北电力大学经济与管理学院，北京102206；

2. 新能源电力与低碳发展研究北京市重点实验室，北京102206；

3. 华北电力大学能源电力创新研究院，北京102206；

资助项目：国家重点研发计划项目“光伏 / 风电等波动性电源电解制氢材料和过程基础”(2021YFB4000100)；华北电力大学学科交叉创新专项项目“风光波动下高效PEM水电解制氢关键材料开发” 收稿日期： 2022-04-30 修回日期： 2022-05-22 发布日期： 2022-06-23

HTML2731 PDF 1357 收藏 0

摘要

加快发展氢能产业，是应对实现“碳达峰、碳中和”目标和保障国家能源安全的战略选择。氢储能具有跨季节、跨区域和大规模存储的优势，同时具备一定的快速响应能力，在新型电力系统的“源网荷”各个环节均有很强的应用价值。本文剖析了氢储能相对其他储能技术的优势，阐述了新型电力系统对氢能的诉求，并构建了氢储能在新型电力系统“源网荷”中的应用价值体系。研究认为，氢储能在储存容量和放电时长等性能指标上可满足新型电力系统的要求，但在投资成本和转化效率方面与要求仍有一定差距；氢能系统与电力系统缺乏跨领域协同，氢储能在新型电力系统中的应用缺少相应的激励配套政策；在可再生能源制氢、电氢耦合运行控制和氢燃料电池发电等方面仍存在标准体系不健全甚至空白的问题。为此本文建议，现阶段应以效率高、成本低“电‒ 氢”广义氢储能方式为主，“电‒ 氢‒ 电”狭义氢储能方式为辅；充分发挥氢能市场、电力市场和碳市场力量，促进氢储能低碳低成本健康发展；积极探索氢能在不同距离尺度下的运输方式组合，解决氢能资源与负荷逆向分布难题；加快完善电氢耦合产业新型标准体系建设，抢占国际标准化制高点。

关键词

氢储能 ; 新型电力系统 ; 氢储存技术 ; 新能源发电

图片

图1

图2

图3

图4

图5

参考文献

[ 1 ] Council Hydrogen. Hydrogen scaling up—A sustainable pathway for the global energy transition [R]. Brussels: Hydrogen Council, 2017.

[ 2 ] 中国电动汽车百人会 . 中国氢能产业发展报告2020 [R]. 北京 : 中国电动汽车百人会 , 2020 .

[ 3 ] 中国石化经济技术研究院 . 2021中国能源化工产业发展报告 [R]. 北京 : 中国石化经济技术研究院 , 2021 .

[ 4 ] 中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟 . 中国氢能源及燃料电池产业白皮书 [R]. 北京 : 中国氢能源及燃料电池产业创新战略联 , 2021 .

[ 5 ] 俞红梅 , 衣宝廉 . 电解制氢与氢储能 [J]. 中国工程科学 , 2018 , 20 3 : 58 ‒ 65 .

[ 6 ] 霍现旭 , 王靖 , 蒋菱 , 等 . 氢储能系统关键技术及应用综述 [J]. 储能科学与技术 , 2016 2 : 197 ‒ 203 .

[ 7 ] Arsad A Z, Hannan M A, Al-Shetwi A Q, et al. Hydrogen energy storage integrated hybrid renewable energy systems: A review analysis for future research directions [J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2022, 47(39): 17285‒17312.

[ 8 ] 刘道兵 , 袁野 , 李世春 , 等 . 利用氢储能在含可再生能源系统容量配置综述 [JOL]. 电测与仪表 : 1 ‒ 14 [ 2022-05-23 ]. http:kns.cnki.netkcmsdetail23.1202.TH.20210919.1635.004.html .

[ 9 ] 蒋东方 , 贾跃龙 , 鲁强 , 等 . 氢能在综合能源系统中的应用前景 [J]. 中国电力 , 2020 , 53 5 : 135 ‒ 142 .

[10] Faye O, Szpunar J, Eduok U. A critical review on the current technologies for the generation, storage, and transportation of hydrogen [J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2022, 47(29): 13771‒13802.

[11] International Energy Agency. The future of hydrogen-seizing today´s opportunity [R]. Paris: International Energy Agency, 2019.

[12] Jiang L L,Fu X Z. An ammonia-hydrogen energy roadmap for carbon neutrality: Opportunity and challenges in China [J]. Engineering, 2021, 7(12):1688‒1691.

[13] 舒印彪 , 陈国平 , 贺静波 , 等 . 构建以新能源为主体的新型电力系统框架研究 [J]. 中国工程科学 , 2021 , 23 6 : 61 ‒ 69 .

[14] 张智刚 , 康重庆 . 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望 [J]. 中国电机工程学报 , 2022 , 42 8 : 2806 ‒ 2818 .

[15] 张丝钰 , 张宁 , 刘林 , 等 . 电 ‒ 氢协同:新型电力系统发展的新路径 [J]. 能源 , 2022 2 : 72 ‒ 76 .

[16] 谢小荣 , 马宁嘉 , 刘威 , 等 . 新型电力系统中储能应用功能的综述与展望 [JOL]. 中国电机工程学报 : 1 ‒ 12 [ 2022-05-23 ]. https:kns.‍cnki.‍netkcmsdetaildetail.‍aspx?‍dbcode=CAPJdbname=CAPJLASTfilename=ZGDC20220424009uniplatform=NZKPTv=66MZTQRHAaqWrcoKWdJa15MNPWIiwCXBLA353tIAx3mWoBbXD7O-D5iShMXaFYns .

[17] 李娜 , 李志远 , 王楠 , 等 . 氢储能调峰站发展路径探索研究 [J]. 中国能源 , 2021 , 43 1 : 55 ‒ 59 .

[18] Glenk G, Reichelstein S. Reversible power-to-gas systems for energy conversion and storage [J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 1‒10.

[19] 中国电动汽车百人会 . 中国氢能发展路线图1.0: 如何实现绿色高效经济的氢能供应体系? [R]. 北京 : 中国电动汽车百人会 , 2020 .

[20] Council Hydrogen. Path to hydrogen competitiveness—A cost perspective [R]. Brussels: Hydrogen Council, 2020.

[21] Song S, Lin H, Sherman P, et al. Production of hydrogen from offshore wind in China and cost-competitive supply to Japan [J]. Nature Communications, 2021, 12(1): 1‒8.

[22] International Renewable Energy Agency. Global hydrogen trade to meet the 1.5 ℃ climate goal: Part II—Technology review of hydrogen carriers [R]. International Renewable Energy Agency, 2022.