能源是人类社会赖以生存的重要物质基础，也是当今社会各界关注的焦点。千百年来，如何挖掘能源，为我所用，一直是人类孜孜以求的目标。在经济高质量发展和“双碳”目标稳步推进的背景下，氢能因具有终端清洁低碳属性和跨界应用潜力，在构建清洁低碳安全高效的能源体系，助力能源电力行业实现绿色转型之路上，正成为聚光灯下的“金矿”。

国网浙江电力也是“淘金者”中的一员，探索构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系。在浙江，一系列氢电耦合创新实践正徐徐展开。

为什么聚焦氢电耦合？

在能源供给端，氢能与电能类似，是常见的二次能源。根据国家发改委披露的数据来看，当前，我国制氢原料以化石能源为主导，煤制氢和天然气制氢占比近八成，氯碱、焦炉煤气、丙烷脱氢等工业副产氢占比约两成，制氢过程伴随着大量二氧化碳的排放。

而绿氢的产制带有深深的低碳烙印，被视为制氢的终极目标。绿氢是指通过可再生能源制造的氢气，能够真正实现制氢全过程零碳。通过“风光氢储”一体化融合发展，氢电耦合不仅为可再生能源规模化消纳提供解决方案，还可减少对化石能源的依赖，为我国清洁能源领域全链条自主可控提供新思路。

氢电耦合示意图

对于电网而言，随着新能源大规模接入，能源电力安全可靠、清洁低碳、经济高效的“三重矛盾”日益突出。一次能源匮乏又同时拥有亿级负荷的浙江，对此感受更加直接，迫切需要走出一条大受端电网建设新型电力系统的发展道路，提高能源保供能力。氢电耦合可以助力高比例新能源电力系统的稳定运行，支撑电能的大规模、长时间存储，在不影响用户正常用能需求同时，氢电耦合技术能够实现用电负荷有效时空平移。

不平凡的氢电耦合探索之路

面对氢电耦合的巨大潜力，国网浙江电力提出利用可再生能源余电及电网谷电制备绿氢，在助力可再生能源消纳的同时，发挥氢气支持长时存储的优势，实现电能跨时空配置。

然而，我国在可再生能源电解水制氢及相关燃料电池技术领域起步较晚，当前美国、日本垄断了大量核心技术专利，氢电耦合技术发展面临关键技术有待突破、标准体系有待完善、制备成本有待降低等瓶颈。

为实现氢电领域弯道超车，国网浙江电力明确自主创新思路，聚合内外创新资源，以氢电耦合能量管理为核心，瞄准绿色制氢、经济储氢、高效用氢方向，通过构建实体化实验室、国内及国外科研机构“三位一体”协同创新组织，依托重点课题研究，形成具有自主知识产权的主导产品和核心技术，促进氢能核心技术国产化，实现氢能基础设施与产业、交通、建设、信息等深度融合。

分布式电源与微电网控制技术实验室

氢电耦合技术涉及制氢、储氢、用氢多环节，且装备具有多变量、非线性、强耦合的特征，如果不能“驯服”它，将给电力系统安全、稳定与经济运行带来极大的挑战。

国网浙江电力深耕数据挖掘、功率预测、运行优化、安全监测、能效评估、智能预警等关键技术领域，构建云边协同管理平台，实现氢电耦合系统的最优运行与智慧能效管控。此外，专家团队还综合分析不同制氢、燃料电池技术优势和劣势，结合清洁能源波动特性，通过制氢装置与电化学储能、可控负荷、风光混合能源的配合和协调，并优化设计固体氧化物燃料电池系统，增强制氢和燃料电池设备对可再生能源波动的适应性；提出并优化3兆帕-20兆帕-45兆帕组合的储氢方式，通过分级存储最大化提高氢能在多应用场景中利用效率。联合研制了氢电耦合能量管理系统、氢电混合储能系统、氢碳甲烷化储能系统、电氢多端口直流换流器等首台首套核心装备。

多场景绿氢应用示范成效显著

近年来，国网浙江电力理论研究与实践应用齐步走，根据可再生能源分布特性，围绕产业基地、园区、乡村、海岛等典型场景开展氢电耦合示范工程建设，向着支撑工业、交通、建筑等领域深度脱碳，构建多方共赢产业生态迈进。

浙江是中国岛屿数量最多的省份，海洋绿色经济已然成为浙江国民经济的重要组成部分。台州大陈岛现有34台风力发电机，平均每年可发电6000多万千瓦时。发电量满足全岛用电之外，还有富余。

2022年7月8日，全国首个海岛“绿氢”示范工程在台州投运。工程利用大陈岛丰富的风电，通过质子交换膜技术电解水制备绿氢，构建了“制氢-储氢-燃料电池”热电联供系统。大陈岛绿氢示范系统做到将海岛清洁能源“吃干榨尽”：制备的氢气供岛上氢电公交车运行，制氢过程中产生的氧气被用于黄鱼等海产养殖，热能则通过余热回收系统为海岛民宿供热。据了解，该工程一天能够提供热水约9吨，可满足一户三口之家2个多月生活热水需求。

在浙江省西南部的丽水，九山半水半分田的地貌让区域内太阳能资源丰富且总辐射量变化稳定。丽水现有水电站800余座，装机容量占浙江水电总规模的46%，可供开发的“风光”资源超400万千瓦。同时，该地生态农业兴旺，还带来了丰富的茭白秸秆、鸭粪等生物质资源。

2022年10月31日，国家电网浙江缙云水氢生物质近零碳示范工程在这里投运。工程利用当地小水电资源和分布式光伏制备出零排放无污染的绿氢，一部分绿氢用于固定沼气中的二氧化碳，使其成为生物天然气，再输送至周边用户，满足乡村高效、清洁用能需求；另一部分则被储存在储氢罐中，作为氢能“电池”，供交通、工业、建筑等领域使用，形成“绿电-绿氢-生物质”等多种绿色能源一体化的山区能源综合利用系统。

再将目光转向宁波，在宁波慈溪滨海经济开发区，园区内可再生能源资源丰富，光伏装机已超过50万千瓦，这里也是国际首个“电-氢-热”微网耦合的直流能源互联网示范工程——宁波慈溪氢电耦合直流微网示范工程所在地。2022年12月29日，该工程正式完工，实现氢电耦合核心设备100%国产化，并达到国际领先水平。工程以“电-氢-热”综合能量管理系统为中枢，通过氢能和电能互相转化，能够在用电低谷时利用清洁能源制氢存储，在用电高峰时再通过氢燃料电池发电，优化电网运行，实现电网削峰填谷，并可在电网急需时短时支撑电网运行。

在杭州大江东格力电器产业园，杭州亚运低碳氢能示范工程已进入最终调试阶段。工程充分利用江东柔性直流电源系统，灵活控制制氢和发电效率，同时兼顾电网调峰、新能源消纳、氢能利用等功能，推进园区级生产经营零碳转型。工程投运后，预计一年可减少碳排放860吨，园区单位产值能耗下降22%，每天需要的大电网负荷从6400千瓦减少到5010千瓦。

供电员工在杭州钱塘零碳氢电耦合园区调试设备｜丁豪 摄

未来，国网浙江电力将持续深耕氢能相关技术研发与国产化，并通过国家绿色技术交易中心、浙江知识产权交易中心，挂牌推广氢电耦合示范工程中自主研发的专利技术，弥补浙江市场氢电耦合功能系统优化调控技术的空白，促进浙江全省绿色低碳经济发展。

供稿：融媒体中心 徐梓沐｜电科院 章雷其

原标题：破解一次能源匮乏困局，浙江正探索“驯服”绿氢