“氫氨+新能源”是實(shí)現(xiàn)碳中和的一個(gè)可行路徑？專家：在交通領(lǐng)域，氫氨與柴油的PK時(shí)機(jī)已經(jīng)到來

每經(jīng)記者 李彪    每經(jīng)實(shí)習(xí)記者 周逸斐    每經(jīng)編輯 廖丹    

2021年，中共中央、國(guó)務(wù)院在《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》中提出，到2060年，我國(guó)非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到80%以上。

而90%以上的非化石能源都是通過電能轉(zhuǎn)換的，電力行業(yè)是中國(guó)碳排放總量最大的單一行業(yè)，因此，中國(guó)要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，電力系統(tǒng)的低碳變革勢(shì)在必行。高比例的可再生能源，替代傳統(tǒng)一次能源成為新型電力系統(tǒng)的典型特征。

對(duì)于未來新型電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，在3月31日中國(guó)能源研究會(huì)與自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)（NRDC）聯(lián)合舉辦的“新型電力系統(tǒng)沙龍”活動(dòng)上，中國(guó)能源研究會(huì)能源政策研究室主任林衛(wèi)斌指出，除了能源品種結(jié)構(gòu)的變化，即化石能源為主的電源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向以新能源為主體的電源結(jié)構(gòu)之外，整個(gè)系統(tǒng)的形態(tài)、產(chǎn)業(yè)組織方式、交易方式等都會(huì)發(fā)生系統(tǒng)性的變革。

新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性特點(diǎn)，為解決新型電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電與用電負(fù)荷不匹配的問題，上海電機(jī)學(xué)院教授張華建議：“新型電力系統(tǒng)必須有長(zhǎng)期儲(chǔ)能的技術(shù)解決方案。”

此外，他認(rèn)為，“氫氨+新能源”是應(yīng)對(duì)氣候變化、實(shí)現(xiàn)碳中和的一個(gè)可行路徑。而目前在交通領(lǐng)域，氫氨與柴油的PK時(shí)機(jī)已經(jīng)到來。

“新型電力系統(tǒng)沙龍”專家討論現(xiàn)場(chǎng) 圖片來源：每經(jīng)實(shí)習(xí)記者 周逸斐 攝

溶洞儲(chǔ)氫是未來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性長(zhǎng)期儲(chǔ)氫的可行方式

但氫氣特殊的化學(xué)性質(zhì)，讓氫氣的運(yùn)輸、儲(chǔ)存環(huán)節(jié)成為難題。目前，高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫是我國(guó)現(xiàn)階段主要的儲(chǔ)運(yùn)方式，通過長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸，但只適用于短距離、小規(guī)模輸運(yùn)。管道輸氫雖然可以實(shí)現(xiàn)氫氣大規(guī)模、長(zhǎng)距離運(yùn)輸，但建設(shè)成本較大。

將來我國(guó)制氫成本下降速度和實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)氫的發(fā)展速度，孰快孰慢？張華認(rèn)為，依舊是“制氫的技術(shù)會(huì)發(fā)展更快一些”。

“我國(guó)化工行業(yè)跟氫打交道有一百多年時(shí)間，但是它的儲(chǔ)運(yùn)問題一直沒有很好地解決，這是物理原理決定的。氫需要低于零下253度才能液化，且本身密度很小，目前還沒有技術(shù)能把儲(chǔ)運(yùn)做得很好。”張華提出的建議是，在未來有氫氣長(zhǎng)期存儲(chǔ)需求的可能性下，利用地下鹽洞、溶洞進(jìn)行氫氣儲(chǔ)存，是大規(guī)模氫氣儲(chǔ)存的最佳方式，具備低成本、經(jīng)濟(jì)可行性等優(yōu)勢(shì)。

《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者發(fā)現(xiàn)，地下儲(chǔ)氫由來已久，此類項(xiàng)目在十多年前，便有歐盟等海外市場(chǎng)開始了研究，并且有些國(guó)家進(jìn)入了測(cè)試階段。

對(duì)于起步早、應(yīng)用規(guī)模較大的抽水儲(chǔ)能（電儲(chǔ)能的一種）在長(zhǎng)期儲(chǔ)能系統(tǒng)中扮演的角色，張華認(rèn)為，抽水儲(chǔ)能很難滿足電網(wǎng)未來的長(zhǎng)期儲(chǔ)能的需求，但氨可以，它在常溫和低壓下就可以是液態(tài)。如今不少西部新能源開發(fā)的項(xiàng)目，把氫做成氨，實(shí)現(xiàn)了電-氫-氨化產(chǎn)業(yè)聯(lián)通。

重型燃?xì)廨啓C(jī)的大規(guī)模發(fā)電應(yīng)用，將支撐大電網(wǎng)發(fā)電

雙碳目標(biāo)下，未來的能源結(jié)構(gòu)會(huì)什么樣？張華認(rèn)為：“分布式發(fā)電和交通領(lǐng)域可以用綠氨，大電網(wǎng)發(fā)電可以用綠氫。”

分布式發(fā)電，氨可作為燃機(jī)燃料進(jìn)行發(fā)電。由于燃機(jī)的高效和較小的占地面積，燃料靈活，余熱利用率高，為微網(wǎng)提供能源的高效梯級(jí)利用，為推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型提供一個(gè)方法。

而在交通領(lǐng)域，氨可以作為微（?。┤紮C(jī)的燃料，為使用混合動(dòng)力的交通工具提供電能。由于氨的能量密度比其它無碳的能量形式都高（如氫和電池），氨燃機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的運(yùn)載工具將為交通領(lǐng)域脫碳提供另一條可行的技術(shù)路線。

至于大電網(wǎng)發(fā)電方面，張華表示，氫的大規(guī)模儲(chǔ)存（溶洞）和大規(guī)模運(yùn)輸（管道）都是經(jīng)濟(jì)可行的。對(duì)應(yīng)的是重型燃機(jī)的大規(guī)模發(fā)電的應(yīng)用，來支撐大電網(wǎng)。

《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者注意到，燃?xì)廨啓C(jī)行業(yè)已經(jīng)發(fā)展數(shù)十年，隨著可再生能源、儲(chǔ)能等技術(shù)的發(fā)展以及控制碳排放的需要，近些年，氫（氨）燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)開發(fā)漸漸成為潮流。

張華也坦言，現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)通過改造，可以直接使用氫、氮作為燃料，“但燃?xì)廨啓C(jī)最初被設(shè)計(jì)時(shí)，并沒有考慮燒氫、氨，因此，改造后的氫（氨）燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒形式和熱能轉(zhuǎn)換效率都不高。”

“實(shí)際上，我國(guó)氫（氨）燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)與成熟的天然氣燃料的燃?xì)廨啓C(jī)相比，在技術(shù)上還有一定距離，我們的目標(biāo)是向后者看齊。”因此，在張華看來，氫（氨）燃?xì)廨啓C(jī)的機(jī)器效率，未來能達(dá)到如今燒天然氣的燃?xì)廨啓C(jī)效率，才是真正的技術(shù)發(fā)展方向。

水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院綜合能源部主任工程師李少?gòu)﹦t認(rèn)為，氫氨燃機(jī)在燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)進(jìn)步及其國(guó)產(chǎn)化后，有很大的降本空間。

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