近日，南方電網(wǎng)廣東廣州供電局在廣州南沙完成小虎島電氫智慧能源站建設(shè)。該站是國家重點研發(fā)計劃項目的示范工程，也是國內(nèi)首個應(yīng)用固態(tài)儲供氫技術(shù)的電網(wǎng)側(cè)儲能型加氫站，實現(xiàn)了從電解水制氫，到固態(tài)氫儲存，再到加氫、燃料電池發(fā)電和余電并網(wǎng)，氫和電的融合，將推動大規(guī)模穩(wěn)定消納清潔能源，加快建成新型電力系統(tǒng)。
固態(tài)儲氫，小裝置發(fā)揮大作用
電網(wǎng)氫儲能是一種將綠色能源轉(zhuǎn)化成氫能儲存起來的技術(shù)，它清潔無污染、能量密度高、儲存時間長，被認(rèn)為是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的有力支撐，與之相關(guān)的技術(shù)已成為全球研發(fā)重點。
南沙小虎島電氫智慧能源站(以下簡稱“能源站”)采用的，是名為“固態(tài)儲氫”的技術(shù)。其原理是將氫氣與合金發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氫原子進入金屬的空隙中存儲，生成了一種叫“氫化物”的固態(tài)物質(zhì)，當(dāng)需要對外供氫時，升高氫化物的環(huán)境溫度就可以釋放氫氣。
“相比于高壓氣態(tài)儲氫和低溫液態(tài)儲氫，固態(tài)儲氫的體積儲氫密度高、充放氫壓力低、安全性好、可跨季節(jié)長周期存儲。”南方電網(wǎng)廣東廣州供電局氫能源研究中心盧彥杉博士介紹道。
能源站所采用的核心技術(shù)和裝置全部國產(chǎn)化，固態(tài)儲氫裝置核心單元的體積儲氫密度指標(biāo)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。不僅如此，固態(tài)儲氫裝置可替代傳統(tǒng)加氫站中的氫壓縮機、高壓儲罐和純化系統(tǒng)，可使單站建設(shè)成本節(jié)約200余萬元。
值得一提的是，固態(tài)儲氫裝置的核心——儲氫合金，主要來自我國相對過剩的高豐度稀土元素和鈦資源，如果項目廣泛推廣，既可緩解稀土元素應(yīng)用不平衡的問題，又可促進我國鈦資源的高效利用。
電氫轉(zhuǎn)換，一體化能源站解難題
走進廣州南沙小虎島上的電氫智慧能源站，似乎看到一個縮小版的煉油廠：密布的管網(wǎng)，蓄水罐、儲氣罐，加上各種壓力表，銀灰色的主色調(diào)呈現(xiàn)了一種簡約、整潔的工業(yè)之美。
這是一套從電解水制氫，到固態(tài)氫儲存，再到加氫、燃料電池發(fā)電，余電并網(wǎng)的一整套系統(tǒng)。“氫氣在電網(wǎng)的應(yīng)用場景在這里幾乎齊活了。”南方電網(wǎng)廣東廣州供電局氫能源研究中心潘軍告訴記者。
在能源站現(xiàn)場，羊城晚報全媒體記者看到了靜靜矗立著的七個銀白色長方體，它們就是固態(tài)儲氫裝置。這套裝置無機械運動部件，在吸放氫處理過程中幾乎聽不見任何聲響。
能源站利用光伏發(fā)電，驅(qū)動電解水裝置制取“綠氫”，采用固態(tài)儲氫裝置儲氫，再通過升高固態(tài)儲氫裝置溫度釋放氫氣。氫氣既可供燃料電池發(fā)電，支撐電網(wǎng)調(diào)峰，解決電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)資源不足的問題;又可為燃料電池車加氫，解決傳統(tǒng)加氫站機械壓縮氫氣容易泄漏、儲氫壓力高帶來的安全風(fēng)險問題。
能源站內(nèi)另配置了卸氣柱，可卸載外部氫氣管束車中的氫氣，利用站內(nèi)的儲氫裝置和發(fā)電裝置實現(xiàn)“氫-電”轉(zhuǎn)換，既可參與電網(wǎng)調(diào)峰，又可應(yīng)急供電，充分發(fā)揮了氫能作為能源載體的作用。
南方電網(wǎng)廣東廣州供電局氫能源研究中心雷金勇博士介紹道：“能源站通過氫能的制取、存儲、發(fā)電、加氫一體化，實現(xiàn)‘綠電’與‘綠氫’之間的靈活轉(zhuǎn)換，很好地解決了新能源發(fā)電的隨機性、季節(jié)性波動強的難題。”
電氫融合，為新型能源體系建設(shè)又添一瓦
2022年，國家發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》，明確了氫能的能源屬性，其中提出：“開展氫儲能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場景的示范，探索培育‘風(fēng)光發(fā)電+氫儲能’一體化應(yīng)用新模式。”南方電網(wǎng)廣東廣州供電局在電網(wǎng)企業(yè)中率先成立了氫能源研究中心，將電氫融合作為支撐構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的一個重要突破口，開展了一系列技術(shù)攻關(guān)、平臺建設(shè)、示范驗證等工作，推動氫能在電力領(lǐng)域的應(yīng)用。廣州南沙小虎島電氫智慧能源站，正是南方電網(wǎng)服務(wù)國家重大戰(zhàn)略、推進能源綠色低碳轉(zhuǎn)型、促進氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的創(chuàng)新探索實踐。
中國工程院院士、天津大學(xué)國家儲能平臺主任王成山教授告訴記者：“未來，氫能在終端能源體系中占比將會持續(xù)擴大，綠氫的比重也將持續(xù)提升。應(yīng)該說電氫融合是支撐電力系統(tǒng)向高級形態(tài)演化的重大變革性技術(shù)之一。”目前，該項目已經(jīng)列入《廣州市能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，是在國內(nèi)率先開展集成應(yīng)用于交通和電網(wǎng)的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉叮辛ν苿游覈鴼淠苄录夹g(shù)應(yīng)用和新模式落地，促進氫能與電能互補融合。
據(jù)國際氫能源委員會報告預(yù)測，2050年氫在終端能源體系占比將達到18%，產(chǎn)值達2.5萬億美元;中國工程院也有研究報告預(yù)測，保守估計到2050年氫在我國終端能源占比約10%，帶動形成十萬億級的新興產(chǎn)業(yè)。
來源：金羊網(wǎng) 作者：董鵬程 何靖治
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