六安兆瓦級氫能綜合利用示范站

　　12月3日～11日，安徽中部地區下了連續數日的綿綿細雨，大大小小的光伏電站出力受到影響。可在工程師夏鵬看來，新型電力系統建設中面對的這種“風光”不穩定甚至偶爾“開小差”情況，未來極有可能通過氫儲能的規模化應用得到解決。

　　夏鵬是安徽六安供電公司負責新能源業務的技術專家，也是國內首座兆瓦級氫能綜合利用示范站的運營管理負責人。他的手中握有一張新“牌”，可以幫助電網削峰填谷——氫儲能。

　　削峰填谷是目前保障電力系統安全穩定運行、支撐清潔能源大規模發展的底層技術邏輯之一。為了把低谷時段的富余電力儲存起來，到用電高峰再釋放，近年來，大批儲能項目應運而生。

　　通過技術突破，在抽水蓄能等傳統儲能方式之外開辟新的儲能方式，正成為新型電力系統的新賽道。氫儲能模式近年來越發受到關注，這種模式是利用富余、非高峰時段的電能來大規模制氫，將電能轉化為氫能儲存起來，在電力輸出不足時利用氫燃料電池或其他方式將氫能轉換為電能，輸送上網并發揮調節作用。

　　然而，我國氫能尚處于規模化導入期。盡管各地陸續發布了不少支持氫能產業發展的相關規劃和政策，但關鍵技術和標準體系支撐較為薄弱，尤其在突破氫儲能量級瓶頸方面缺少技術和裝備驗證，也尚未形成統一有序的產業管理機制。如何加快培育氫能產業，助力實現“雙碳”目標，值得深入思考和探索實踐。

　　2019年起，國網安徽省電力有限公司先行先試，投資建設六安兆瓦級氫能綜合利用示范站，開展兆瓦級“制氫-儲氫-氫能發電”的全鏈條技術試驗、驗證。

　　參與示范站建設的技術研發帶頭人、安徽電力科學研究院的滕越博士介紹，示范站的工作原理是“用水發電”，是實現“綠電到綠氫再到綠電”的過程。研發階段沒有任何先例和標準可供參考，團隊進行了上千次實驗，980多張技術圖紙鋪滿了實驗室。經過大量計算、比對、論證、試驗，團隊首創了大功率低能耗氫電轉換核心裝備技術，開發了整站安全預警與防護技術，實現了對氫氣泄漏的早期預警與事故預防，還在國內首次實現兆瓦級“制氫-儲氫-氫能發電”全鏈條技術貫通和滿功率運行。

　　2022年7月，國內首座兆瓦級氫能綜合利用示范站——六安兆瓦級氫能綜合利用示范站經過3年試驗研究建設，正式投運。這標志著通過大容量儲氫發電的思路從實驗室走向了實證階段。

　　示范站的儲氫系統主要包含氫氣壓縮機和儲氫罐，采用氣態存儲方式。制氫系統制出的常壓氫氣通過氫氣壓縮機加壓至20兆帕后送至儲氫罐中。該站設有1個大型儲氫罐，可長周期儲存2000標準立方米的氫氣，整罐氫氣可供連續發電3個小時。用電低谷時，示范站用電制氫并儲存在儲氫罐中，到了用電高峰時再利用氫燃料電池發電。這既發揮了氫氣的儲能作用，又利用峰谷電價差獲得收益。

　　夏鵬介紹，氫儲能在制氫、儲氫、發電的各個環節都體現出便捷、清潔的理念。不同于傳統的大規模抽水蓄能電站、化學電池儲能電站，氫儲能作為新型儲能方式，將短時富余電能轉化為大容量、長周期存儲的氫氣，利用儲氫罐進行儲存，在需要時用來發電。氫能站占地面積小，氫氣在儲氫罐中可以隨時用于發電，且設備啟動迅速。

　　示范站在今年迎峰度夏期間發揮作用。7月23日20時，六安供電公司調度控制中心通過監測發現110千伏示范區變電站的一條10千伏線路負荷迅速增長，即將達到過載上限值，這條線路正是示范站所在的開關站主供線路。就在負載率達95%之時，氫能站微電網協調控制系統迅速下達了氫能站發電運行指令。不到2分鐘，氫燃料電池發電功率就從0攀升至1009千瓦。示范站持續發電2小時，直至線路負載率下降至78%，完成了頂峰任務。

　　如今，示范站與周邊各類電源、可控負荷共同組成了柔性互聯系統，形成一個相對穩定、柔性的微電網。六安供電公司還研發了與之配套的微電網協調控制系統，通過典型模式設計，基于微電網運行的數據庫，實現多運行模式的智能切換，以應對不同場景的需求。該系統還能記憶歷史數據，預測負荷變化趨勢，調整制氫和發電模塊的響應時間和可控負荷狀態，與電網側發用電曲線實現靈活精確互補。示范站今年迎峰度夏期間共參與電網調峰16次，隨著運行控制策略不斷優化，迎峰度冬期間預計可參與調峰20次。

　　夏鵬認為，未來，新型電力系統如果配備更多氫儲能，電網柔性調度能力將會大大提升。“如果這個站的規模再放大約100倍，就可以滿足六安電網春秋、冬夏跨季度調節的需要。”

　　《中國氫能產業展望報告》分析，可再生能源制氫將成為我國主力氫源。隨著可再生能源的規模發展，以及綠電制氫技術裝備的快速迭代，到2040年可再生能源制氫占比將增至50%。長期看，氫能是需求側終端推動工業、交通、建筑、電力等難脫碳領域實現減碳目標的關鍵，2060年有望貢獻10億噸級碳減排解決方案。

　　在此趨勢下，氫能綜合利用電站模式的推廣，將對提升電網源荷匹配性發揮作用。

　　目前，示范站運維團隊正為推廣示范站量身定制新的經營管理方式。2023年11月，示范站取得安徽省首張“制氫加氫一體站”經營許可證。在當地政府的積極推動下，示范站與一家氫能企業合作，除了滿足站內儲氫、發電需求，其生產的高純度氫氣還被銷售出去，成為城市氫能公交、氫能環保車等交通工具的新能源。可以預見，未來隨著碳稅市場、電力調峰市場的發展，示范站的主要收益將來自售氫收益、發電收益、調峰補貼、需求響應補貼等。

　　“制氫站+加氫站”的方式，還為氫能源車在交通領域的普及探索出新的經營組合模式。“這是一個巨大的市場，也是一條嶄新的綠色賽道。”夏鵬說。(翁懷龍)