中能建氢能源李京光：可再生能源制氢与广义氢储能

以“探索‘双碳’路径，风光氢储并行”为主题，由中国改革报《能源发展》周刊、中国产业发展促进会氢能分会共同举办的“第七届中国能源发展与创新论坛”近日在京召开。中能建氢能源有限公司董事长李京光表示，中能建氢能源作为集团公司氢能业务投建营一体化平台、产业平台、技术创新研发平台和技术合作应用平台，是中国能建境内外氢能源相关产业投资和资本运营的实施主体，将全面践行“一个中心，两个基本点”战略、彰显使命担当，勇当氢能业务发展的国家队、主力军。

 

 

李京光认为，氢能可满足大规模、长周期和跨季节的储能需求，绿氢为可再生能源进一步应用提供了巨大的应用场景。“在新型电力系统下，绿氢具有零碳建筑、清洁低碳多能互补能源系统、应用场景、氢储能和绿色氢能源交通、虚拟电厂等多种应用场景。”

 

李京光介绍，在大规模制氢关键技术领域，中能建氢能源聚焦百兆瓦级电制氢项目电解水制氢机组的宽范围动态调节中“电-热-质”耦合和复杂约束的关键问题，进行了一系列研究。

 

“在集群系统配置及运行策略优化方面，降低了集群系统的投资冗余，提升了系统集群柔性运行能力，平衡系统投资、效率与安全性。在明晰动态过程及其约束机理方面，面向电网调节场景，填补国内大功率电解水设备的动态特性测试规范空白，考虑设备工艺的各类安全约束范围。在单机与集群动态控制逻辑方面，考虑设备全生命周期技术经济水平最优，兼顾制氢效率和灵活调节能力，多时间尺度衡量机组与厂站调控逻辑。”

 

李京光指出，电-氢耦合系统优化，在电制氢环节，制氢设备运行灵活，可提供快速响应速度；在储氢环节，以氢气物质形式可实现短期/长期储能；在输氢环节，依托多类型储运基础设施实现能量空间传输；在用氢环节，拥有工业、燃料、交通多场景用途；能够提供运行灵活性、时间灵活性、空间灵活性、以及大规模消纳能力。

 

“目前在氢储能过程中，如果不进行全系统的氢能和电网耦合，效率得不到提升。”李京光表示，为攻关电-氢耦合关键技术，中能建氢能源正在开展氢能供应链与电力系统间的“电-氢”系统多时间尺度耦合研究。“一是风光氢储荷系统的集成运行。耦合风光等新能源发电，对接氢气、化工、电力多下游市场，最大程度挖掘系统柔性与储能能力。二是电制氢参与辅助服务集成运行。利用可制氢调峰的容量冗余，参与辅助市场，要‘制储运销’与电力系统‘发输配用’链条间耦合，多时间尺度优化规划与决策。”

 

李京光分析说，2020年，氢气年需求量为3342万吨，预计到2060年将增加至1.3亿吨。“1亿吨氢能增长空间里，绿氢额度将比较大。”他表示，绿氢在工业领域应用场景广泛，可合成绿色甲烷、绿色甲醇，以及氢冶炼等。

 

据李京光介绍，针对绿氢化工产业链，中能建氢能源在合成氨方面，开展了协调控制和优化控制研究。“一是协调控制，构建风光波动特性下，根据交通、化工、炼化不同下游负荷特点构建运行模型，通过电制氢机组及其配套储能系统实现控制和优化；二是优化规划，根据系统运行的边界条件，建立技术经济分析模型，在不同的运行策略与边界条件下，实现容量规划与运行。”

 

据了解，作为国内最早布局氢能的能源央企之一，中国能建集团于2021年首次以“揭榜挂帅”的形式对氢能关键的技术和核心装备进行了攻关研发，中能建氢能源有限公司作为中国能建氢能源全产业链和一体化发展的平台，目前在谈项目3000亿，签约项目300亿，2022年预计落地项目投资72亿。

 

“目前我们承担了三项国家重点研发项目：一是固体氧化物燃料电池发电系统，二是电解制氢-低温低压合成氨，三是光伏/风电等波动性电源电解制氢关键技术。以及集团“揭榜挂帅”重大专项‘氢能核心技术与关键设备研究’，在制、储、运、用、加全产业链，从电解水制氢、储氢、液氢储运，到合成氨，进行全技术、全产业链装备和技术工艺包的开发。”李京光表示。