中國能建華北院湯曉舒：氫能將成為破解能源危機(jī)的新密碼

近日，中國能建中電工程華北院氫能源研究院執(zhí)行總經(jīng)理兼總工程師湯曉舒接受新華網(wǎng)專訪，揭示氫能開發(fā)與利用引發(fā)的深刻的能源革命，破解能源危機(jī)，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系的新密碼。

氫，作為元素周期表中第一位的元素，在廣袤的宇宙中幾乎無處不在。氫能不僅來源豐富、綠色低碳，還能夠?qū)崿F(xiàn)可再生能源的大規(guī)模消納，從而加速推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等諸多領(lǐng)域的低碳化。

氫能的利用方式

氫能具有來源多樣、清潔低碳靈活高效和應(yīng)用場景豐富的優(yōu)點(diǎn)，它是未來極具前景的一種能源形式。氫能是支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展的一個(gè)重要的紐帶，是在交通、化工、冶金乃至建筑等眾多領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇。

首先它可以作為燃料。氫作為燃料完全可以替代天然氣，它燃燒后只產(chǎn)生水，應(yīng)用端非常清潔和環(huán)保。

第二，氫能可以通過燃料電池技術(shù)利用轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，一方面提高能量的轉(zhuǎn)化效率，另一方面燃料電池在使用的過程中產(chǎn)生的放熱反應(yīng)可以進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)。我們生活中，一臺(tái)類似天然氣壁掛爐的設(shè)備，就可以進(jìn)行冷熱電三聯(lián)供技術(shù)的應(yīng)用，把能源利用效率提高到最高，方便我們?nèi)粘Ｉ睢?/p>

氫能助力北京冬奧會(huì)

2022年的北京冬奧會(huì)是我國宣布“雙碳”戰(zhàn)略后舉辦的第一次國際大型賽事，在應(yīng)用多項(xiàng)高科技新技術(shù)的當(dāng)中，氫能技術(shù)也進(jìn)行了應(yīng)用。首先是主會(huì)場火炬采用了氫能作為燃料，這與往屆奧運(yùn)會(huì)大量使用液化天然氣或者丙烷等氣體的火炬燃料不同。另外，在冬奧會(huì)上還大量使用了氫燃料電池汽車，氫燃料電池汽車在行駛的過程中只排放水。在冬奧會(huì)期間，僅張家口賽區(qū)就累計(jì)加注氫氣將近100噸，減少碳排放1400多噸，相當(dāng)于種植了6.8萬多棵樹的碳吸收量，是全球最大規(guī)模的一次燃料電池的汽車示范。

將氫能用于北京冬奧會(huì)這一舞臺(tái)，向全世界充分展示了我國實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略的決心和能力，將有力的推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對上游風(fēng)光制氫下游綠氫的應(yīng)用具有較強(qiáng)的示范效應(yīng)以及帶動(dòng)作用。

可再生能源電解水制氫系統(tǒng)

隨著氫能利用快速發(fā)展，制氫、儲(chǔ)氫以及輸氫技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用備受關(guān)注，尤其是新能源制氫更是解決大規(guī)模儲(chǔ)存發(fā)展緩慢等阻礙氫能利用問題的關(guān)鍵技術(shù)，新能源制氫系統(tǒng)也在各類重大項(xiàng)目中投入使用。長遠(yuǎn)來看，電解水制氫易與可再生能源結(jié)合，規(guī)模潛力更大，更加清潔可持續(xù)，是最有潛力的綠氫供應(yīng)方式。

可再生能源電解水制氫系統(tǒng)包括可再生能源發(fā)電，電解水制氫和儲(chǔ)氫供氫三大部分，它需要應(yīng)用到電力系統(tǒng)規(guī)劃、風(fēng)光資源選址、風(fēng)光發(fā)電設(shè)備、總圖規(guī)劃選址、升壓降壓變電站、輸電線路工程、電解制氫工程、儲(chǔ)氫工程，包括輸氫管道工程等眾多的技術(shù)，以及全系統(tǒng)整體配置優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)評價(jià)等。它包括了眾多的環(huán)節(jié)，是一個(gè)龐大的多因素多變量系統(tǒng)，每個(gè)環(huán)節(jié)都可以有不同的規(guī)模配置，比如風(fēng)機(jī)規(guī)模配多大，光伏板配多少，電解槽又設(shè)置多少臺(tái)，儲(chǔ)氫容器又設(shè)置多少容量等等，經(jīng)過組合的配置就更多種多樣。

電解水制氫的華北院智慧

安全穩(wěn)定運(yùn)行是可再生能源電解水制氫系統(tǒng)的實(shí)施的關(guān)鍵?？稍偕茉粗茪湎到y(tǒng)的特點(diǎn)就是源端的波動(dòng)性和隨機(jī)性，而用戶端卻是連續(xù)穩(wěn)定的用氫需求，因此我們就需要根據(jù)風(fēng)光資源的實(shí)時(shí)變化，采用電力預(yù)測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、協(xié)調(diào)控制、產(chǎn)供管理、成本優(yōu)化等動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，對整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)施智慧管控，從而實(shí)現(xiàn)龐大系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

華北院研發(fā)的可再生能源電解水制氫系統(tǒng)，優(yōu)化匹配技術(shù)，根據(jù)項(xiàng)目制氫碳排放量、可再生能源的利用率、氫氣成本等不同的目標(biāo)，通過給出最佳的系統(tǒng)配置，獲得用戶對于安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求的最優(yōu)的平衡點(diǎn)。