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當(dāng)前我國風(fēng)電、光伏技術(shù)的進(jìn)步已推動(dòng)了可再生能源成本的大幅下降，智慧能源也跨入了實(shí)踐階段，隨著綠氫成本的下降和氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)的逐步發(fā)展，未來可再生能源與氫能和儲(chǔ)能的融合將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。國內(nèi)各地“十四五”規(guī)劃中，可再生能源、氫能、儲(chǔ)能均成為了“高頻詞匯”，河北、山東、內(nèi)蒙古等地更是提出了打造風(fēng)光氫儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)集群的目標(biāo)。那么問題來了，“風(fēng)光氫儲(chǔ)”是什么？目前有哪些規(guī)劃和示范項(xiàng)目？各地又如何因地制宜把風(fēng)光資源真正轉(zhuǎn)化為氫能產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢？當(dāng)前又面臨哪些問題呢？新能源、氫能與儲(chǔ)能又如何高效融合發(fā)展？下文將給你答案。

風(fēng)光氫儲(chǔ)：穩(wěn)定、可控、安全的綜合能源系統(tǒng)

綜合能源系統(tǒng)是以電力系統(tǒng)為核心，打破電、氣、冷、熱等能源供應(yīng)系統(tǒng)單獨(dú)規(guī)劃運(yùn)行的模式，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行過程中，對各類能源分配、轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)與優(yōu)化，充分利用可再生能源的新型區(qū)域能源供應(yīng)系統(tǒng)。這其中，風(fēng)光氫儲(chǔ)系統(tǒng)被認(rèn)為是未來最為可行的新型能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化的方法之一。

以目前的技術(shù)，采用多種可再生能源互補(bǔ)的方式制氫是可行的。傳統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)存在壽命短，容量小的缺點(diǎn)，而多種可再生能源制氫儲(chǔ)能方式具有運(yùn)輸方便、容量高等優(yōu)點(diǎn)。隨著儲(chǔ)氫方式、儲(chǔ)氫材料及容量配置的優(yōu)化，使得可再生能源大范圍存儲(chǔ)率提高。多種可再生能源互補(bǔ)制氫的存儲(chǔ)方式為能量的存儲(chǔ)提供了新的解決途徑。


風(fēng)光氫儲(chǔ)系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏電池組、控制/轉(zhuǎn)化單元、儲(chǔ)能裝置、逆變器、電解槽等部分組成。具體流程為來自光伏陣列和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的直流電源通過控制器將多余的能量儲(chǔ)存到儲(chǔ)能裝置中，然后經(jīng)由逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，用于電解水制氫。電能通過電解水制氫設(shè)備轉(zhuǎn)化成氫氣，將氫氣輸送至氫氣應(yīng)用終端或經(jīng)燃料電池并入電網(wǎng)中，完成從可再生能源到氫能的轉(zhuǎn)化?？刂?轉(zhuǎn)化單元是整套系統(tǒng)最重要的部分?？刂?轉(zhuǎn)化單元根據(jù)收集的實(shí)時(shí)信息對上網(wǎng)功率、制氫功率及燃料電池發(fā)電功率進(jìn)行決策，是保證系統(tǒng)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。


風(fēng)光氫儲(chǔ)項(xiàng)目技術(shù)發(fā)展趨勢

近十幾年來，國內(nèi)外陸續(xù)建成了一些風(fēng)光耦合制氫和儲(chǔ)氫示范項(xiàng)目，積累了豐富的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，總體上，風(fēng)光氫儲(chǔ)項(xiàng)目發(fā)展趨勢有三個(gè)：首先，發(fā)揮氫在微網(wǎng)系統(tǒng)中的儲(chǔ)能優(yōu)勢，提升可再生能源系統(tǒng)的利用效率的同時(shí)，優(yōu)化間歇性再生能源電力的發(fā)電品質(zhì)，以保證電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。例如INGRID項(xiàng)目擬建設(shè)包含39MWh的固態(tài)儲(chǔ)氫、電解制氫-燃料電池和1.2MW氫燃機(jī)的氫儲(chǔ)能系統(tǒng)，為3500MW的光伏、風(fēng)電和生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行功率平滑調(diào)節(jié)，氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大儲(chǔ)氫量可達(dá)1000kg；其次，通過多余電能（棄風(fēng)棄電）制氫的方式提高可再生能源的規(guī)模和比例。例如德國開展的“PowertoGas”項(xiàng)目；第三，大力開展海上風(fēng)電或在風(fēng)光資源有優(yōu)勢的地方開展風(fēng)光互補(bǔ)制氫項(xiàng)目，再集中外送到用氫集聚區(qū)。

在技術(shù)層面，風(fēng)光氫儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展方向也有三個(gè)：

（1）風(fēng)電/光伏制氫系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括三個(gè)方面：一是各子系統(tǒng)設(shè)備的容量選型，二是輔助設(shè)備的優(yōu)化選擇，三是系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)。各子系統(tǒng)設(shè)備容量選型是提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和降低投資成本的重要前提。系統(tǒng)設(shè)備容量的合理選型應(yīng)是基于資源條件、負(fù)荷特點(diǎn)和當(dāng)?shù)赜媚苄枨蟮鹊慕y(tǒng)籌考慮。除了風(fēng)機(jī)、光伏和電解制氫等主要設(shè)備外，一些輔助設(shè)備（如DC轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)氫設(shè)備等）的配置和優(yōu)化同樣需要重點(diǎn)考慮。輔助設(shè)備的配置可明顯提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，但也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，降低了系統(tǒng)可靠性。另外，系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)也是簡化系統(tǒng)流程，提高系統(tǒng)可靠性的重要選擇，系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)可優(yōu)化系統(tǒng)電力特性和能量傳遞和轉(zhuǎn)換流程，可將制氫成本降低7%左右。

（2）風(fēng)光耦合制氫系統(tǒng)運(yùn)行策略的制定和優(yōu)化

風(fēng)光耦合制氫系統(tǒng)的運(yùn)行涉及到風(fēng)光發(fā)電出力、并網(wǎng)功率、電解制氫功率、儲(chǔ)運(yùn)氫能力和燃料電池發(fā)電功率等的協(xié)調(diào)控制，控制策略的制定與電網(wǎng)指令、用氫需求和設(shè)備參數(shù)等密切相關(guān)?？刂撇呗缘膬?yōu)劣可直接影響到系統(tǒng)效率、可靠性、魯棒性和設(shè)備壽命等。

（3）風(fēng)光氫儲(chǔ)系統(tǒng)全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

結(jié)合風(fēng)光耦合制氫系統(tǒng)工程示范和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)相關(guān)政策（碳減排和交易政策、氫能發(fā)展規(guī)劃等）的制定實(shí)施進(jìn)度，建立符合實(shí)際情況的風(fēng)光耦合制氫經(jīng)濟(jì)性評價(jià)模型，探討風(fēng)光耦合制氫系統(tǒng)在不同技術(shù)路線和氫氣應(yīng)用場景下的全壽命周期平準(zhǔn)化成本和收益，最終獲得符合各地發(fā)展情況并切實(shí)可行的商業(yè)模式。

風(fēng)光氫儲(chǔ)一體化是地區(qū)新能源與儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的最佳解決方案之一


可以看到，國內(nèi)風(fēng)光氫儲(chǔ)一體化項(xiàng)目建設(shè)的腳步不斷加快，地方政府也在積極布局，未來“水核風(fēng)光火氫儲(chǔ)”等多能互補(bǔ)系統(tǒng)的技術(shù)將會(huì)不斷成熟，制氫成本也將逐漸下降，并逐步滿足商業(yè)需求，不僅可以實(shí)現(xiàn)制氫過程集中化，供氫過程區(qū)域化，還可利用氫能的多種能源轉(zhuǎn)換特性，達(dá)成新能源的智慧互聯(lián)。

國內(nèi)“三北”地區(qū)風(fēng)光資源尤其豐富，也是棄風(fēng)棄光率較高的區(qū)域，風(fēng)光氫儲(chǔ)模式在三北地區(qū)將有很大的發(fā)展空間（如河北、新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙、吉林等省具備風(fēng)光氫耦合制取低碳?xì)涞木薮蟮馁Y源優(yōu)勢），隨著儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的突破，該地區(qū)的低碳?xì)淇奢斔偷接脷浼蹍^(qū)，也可成為氫能投資示范項(xiàng)目的重點(diǎn)選擇區(qū)域。 

原標(biāo)題：風(fēng)光氫儲(chǔ)一體化：打開“新能源+儲(chǔ)能”大門的新鑰匙