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根據(jù)2022年國(guó)際能源署的數(shù)據(jù)，全球碳排放占比最大的領(lǐng)域是供電和供熱，達(dá)44%，而中國(guó)這一比例高達(dá)56%，比全球平均水平高出12%。所以，降低能源電力系統(tǒng)的碳排放，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。

儲(chǔ)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可再生能源高效利用的關(guān)鍵。與電網(wǎng)配合效果最佳的儲(chǔ)能方式是抽水蓄能，人類(lèi)已使用近100年。但抽水蓄能可開(kāi)發(fā)容量有限，且受環(huán)境、地理、地質(zhì)等多種條件嚴(yán)格限制，合適的選址要求具備合適的山體、水源等條件。其他儲(chǔ)能方式，如鋰電池、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能，甚至有人提出建造幾十層樓高的電梯，將重物提升，需要時(shí)讓重物自由落體來(lái)發(fā)電。不過(guò)，就目前而言，這些儲(chǔ)能方式難以在大規(guī)模與電網(wǎng)配合的同時(shí)兼顧良好的經(jīng)濟(jì)性。所以，氫儲(chǔ)能值得我們重點(diǎn)關(guān)注。

通過(guò)氫能的存儲(chǔ)與電網(wǎng)可再生能源的交互，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)并網(wǎng)或離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，這是一場(chǎng)全綠色的結(jié)構(gòu)變革，有助于解決儲(chǔ)能、可再生能源消納以及能源電力市場(chǎng)化等重大挑戰(zhàn)。

我們致力于打造氫賦能智能能源系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及電聯(lián)供，以水為載體進(jìn)行水能存儲(chǔ)，可提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)氫能供應(yīng)鏈的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)和管理，使存儲(chǔ)與電網(wǎng)及可再生能源相互交互，達(dá)成能源的并網(wǎng)和獨(dú)立運(yùn)行。這是一種全綠色的結(jié)構(gòu)變化，能夠有效應(yīng)對(duì)可再生能源和新能源消納以及能源電力市場(chǎng)化等難題。 

未來(lái)，我們有望形成氫能和電能并重的能源供應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)前，二次能源以電為主，電網(wǎng)的地位不可替代，而未來(lái)將構(gòu)建起氫和電并重的供需體系。上方是電的發(fā)輸配用系統(tǒng)，下方是氫能的生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和使用系統(tǒng)，生產(chǎn)的電既可以接入電網(wǎng)，也能獨(dú)立運(yùn)行。

自2022年起，我們承擔(dān)了自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“含氫多能源供需系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”。該項(xiàng)目涉及一系列基礎(chǔ)研究問(wèn)題，氫賦能新型物理融合系統(tǒng)具有典型性，主要包括系統(tǒng)的智能性設(shè)計(jì)和一體化建模，涉及終端系統(tǒng)和供需系統(tǒng)，屬于典型的人機(jī)混合系統(tǒng)。

那么，何為智能？以終端能源系統(tǒng)為例，像會(huì)議廳在夏季供冷、冬季供熱時(shí)，并非簡(jiǎn)單地將溫度設(shè)定為某一數(shù)值，而是要以最節(jié)能的方式，利用最少的能源，為人們營(yíng)造舒適環(huán)境。舒適環(huán)境并非僅由溫度決定，還與濕度、二氧化碳濃度、噪聲水平等因素相關(guān)。例如，濕度高時(shí)，26攝氏度可能仍讓人感覺(jué)炎熱；濕度低時(shí)，27攝氏度也可能讓人感覺(jué)舒適，而這一差異可能導(dǎo)致能耗相差5%。所以，系統(tǒng)需要具備智能性。

此外，系統(tǒng)還需具備安全運(yùn)行的控制優(yōu)化理論、氫能供應(yīng)鏈的協(xié)同優(yōu)化理論。同時(shí)，該系統(tǒng)本身是帶有儲(chǔ)能的、能夠自我調(diào)節(jié)和平衡的分布式系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)高能效調(diào)控和運(yùn)行穩(wěn)定。

陜西榆林的氫賦能零碳智慧能源站示范項(xiàng)目，是首個(gè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)。太陽(yáng)能和光伏可直接供電，電力過(guò)剩時(shí)用于制氫；電力不足時(shí)，由熱電聯(lián)產(chǎn)的氫燃料電池供電。由于榆林方面要求我們參與氫能供應(yīng)鏈，并非全部自制氫，所以65%的氫來(lái)自外部。供熱采用地緣熱泵系統(tǒng)，通過(guò)地埋管和導(dǎo)熱管，與氫燃料電池產(chǎn)生的熱共同供熱。夏季多余的熱量，通過(guò)200米的地埋管與土壤進(jìn)行熱交換，提升土壤溫度，冬季再用冷水將這部分熱量置換出來(lái)用于供熱。供冷同樣依靠地緣熱泵，并且配備了500噸的水罐，用于夏季儲(chǔ)冷水、冬季儲(chǔ)熱水。如果僅考慮電能利用，利用率僅30%，而現(xiàn)在的能源利用率超過(guò)92%，幾乎將所有能量都充分利用起來(lái)。

同時(shí)，能源站還安裝了聯(lián)通5G基站和數(shù)據(jù)中心，采用黃色的直冷機(jī)架，經(jīng)濟(jì)性良好。此外，我們還打造了一個(gè)出色的數(shù)字孿生系統(tǒng)。大家尤為關(guān)注成本問(wèn)題，若采用電網(wǎng)供電、城市熱力網(wǎng)供熱以及冷水機(jī)組夏季供冷，綜合單位能源成本約為每千瓦時(shí)0.57元，而我們的能源站可將成本降至0.36元，降低幅度超過(guò)30%。與傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)（電網(wǎng)供電、熱網(wǎng)供熱、空調(diào)供冷）相比，我們的能源站在供電、供熱和供冷方面，合計(jì)可降低35%的能源成本。我們提出了算力網(wǎng)、通信網(wǎng)和能源網(wǎng)的三網(wǎng)合一理念，這將為未來(lái)的分布式數(shù)據(jù)中心和超高速低碳發(fā)展提供零碳能源，實(shí)現(xiàn)算力、數(shù)據(jù)和通訊的聯(lián)合，有力撬動(dòng)能源需求。

另外，我們提出要擴(kuò)展應(yīng)用范圍，強(qiáng)調(diào)能源系統(tǒng)與電網(wǎng)需建立良好的協(xié)調(diào)關(guān)系。通過(guò)自用或雙邊協(xié)議的方式，實(shí)現(xiàn)完全自我平衡，類(lèi)似于異地配儲(chǔ)，可將新能源發(fā)電基地與終端分布式能源零碳系統(tǒng)相連接，借助電網(wǎng)的過(guò)網(wǎng)收費(fèi)模式，實(shí)現(xiàn)三贏局面。我們經(jīng)過(guò)初步分析和計(jì)算，認(rèn)為這一模式完全可行，能夠?yàn)?0%的新能源接入電網(wǎng)作出貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)自我平衡，無(wú)需增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，通過(guò)電、熱等多種能源形式實(shí)現(xiàn)平衡。新能源分布式系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤不確定的可再生能源，根據(jù)能源的實(shí)際情況靈活使用，能源不足時(shí)可暫停使用，從而實(shí)現(xiàn)新能源的完全消納。這為高比例可再生能源接入電網(wǎng)提供了有效解決方案，有望助力實(shí)現(xiàn)30%以上的可再生能源接入目標(biāo)。

綜上所述，經(jīng)濟(jì)高效的儲(chǔ)能技術(shù)是利用可再生能源的關(guān)鍵，也是為未來(lái)算力和通信系統(tǒng)提供綠色能源的基礎(chǔ)。氫賦能零碳智慧能源系統(tǒng)有望深度改變能源結(jié)構(gòu)，為新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施提供零碳能源。新質(zhì)生產(chǎn)力涵蓋數(shù)字、智能、綠色三個(gè)關(guān)鍵要素，缺一不可。為確保新質(zhì)生產(chǎn)力的綠色特質(zhì)，實(shí)現(xiàn)以綠色分布市場(chǎng)為標(biāo)志的能源革命，系統(tǒng)的智能性設(shè)計(jì)以及運(yùn)行控制優(yōu)化至關(guān)重要，是保證系統(tǒng)具備零碳功能，并具有經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)可復(fù)制性的核心所在。文| 中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)近日，江蘇省政府印發(fā)《江蘇省加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型若干政策舉措》。文件提出加快推進(jìn)沿海新型電力系統(tǒng)建設(shè)，到2030年，規(guī)劃建設(shè)20個(gè)左右新型電力系統(tǒng)應(yīng)用試點(diǎn)園區(qū)，新型儲(chǔ)能和抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1300萬(wàn)千瓦左右。落實(shí)新型儲(chǔ)能價(jià)格扶持政策、天然氣發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策和清潔水電送蘇落地電價(jià)機(jī)制，探索體現(xiàn)不同品質(zhì)電能價(jià)值的電力市場(chǎng)體系。