6--赵晋斌-支撑新型电力系统建设的氢储能关键技术路线及思考.pdf

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1、第十二届中国国际储能大会支撑新型电力系统建设的氢储能关键技术路线及思考赵晋斌 博导上海电力大学电气工程学院上海电力大学电气工程学院2022.09.09 杭州杭州1新型电力系统关键技术2氢储能系统中长周期运行特性3源-网-荷-氢优化调度模型4双碳目标下氢储能系统碳排放潜力报告提纲新型电力系统是以确保能源电力安全为前提，以新能源为供给主体，以智能电网为枢纽平台，以源网荷储体化与多能互补为支撑，以清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动为基本特征的电力系统1.新型电力系统关键技术03p大规模高比例新能源接入p创新电网结构形态与运行模式p增强电源协调优化运行能力p新型储能技术规模化应用p大力提

2、升电力负荷弹性积极发展“新能源+多元储能”、源网荷储一体化和多能互补，支持分布式新能源合理配置储能系统需求目标由于新能源强随机性和高波动性，储能技术被认为是解决新能源出力不稳定的重要手段传统电力系统与新型电力系统对比发电侧形态用户侧形态电网侧形态电能平衡方式技术基础形态解决新能源与负荷间的非匹配性和双侧随机性，新型储能系统面临的电力调节需求：大规模、长周期、跨季节1.新型电力系统关键技术04 集成储能技术，电化学储能与储氢配合解决多时间尺度平衡需求 储能技术特性特定地理条件光热发电领域 储能对比氢能其它领域关键作用p 液态氢能量密度约为汽油、柴油、天然气的2.7倍p 氢能运输不受输配电网络的限

3、制，可实现跨区域调峰p 工业原料，替代化石燃料作为冶金、水泥和化工等还原剂随着碳中和进程的推进，氢能有望成为新型电力系统清洁低碳的能源载体(短时间尺度)(中长时间尺度)氢能作为电、热、气网一体化的重要纽带，实现能源网络互联互通(氢气与天然气的密切联系)1许传博,刘建国.氢储能在我国新型电力系统中的应用价值、挑战及展望J.中国工程科学,2022,24(03):89-99.1氢储能作为一种化学储能方式，适用于长时间储能，且能储存百GWh以上，被认为是极具潜力的新型大规模储能技术05p区域弃风、弃光现象严重p风光出力的预测准确程度有限，其出力随机性会对电网造成一定冲击利用新能源出力富余(未能利用)的

4、电能进行制氢，将电能转化为氢能储存起来或供下游产业使用当电力输出不足时，利用储存起来的氢能通过燃料电池进行发电回馈电网整个运行过程清洁高效，无任何污染气体产生问题解决方案含氢储能微电网系统1.新型电力系统关键技术“电氢电”转化过程只有水的消耗和生成，总效率为40%50%与电化学储能(70%90%)相比不具优势日本燃料电池系统（ENE-FARM）未利用排热(315%)用电+供热8597%100%35%50%燃料电池热电联供(CHP)，转化效率可提高至60%80%家庭就地利用，不存在长距离电网、热管网运输损失，效率进一步提升0%损耗06氢储能关键技术包含制氢、储运氢和燃料电池技术三个方面储运氢技术

5、包含：高压气态、低温液态、金属氢化物、有机液态1.新型电力系统关键技术碱性电解槽(AEC)质子交换膜电解槽(PEMEC)固态氧化物电解槽(SOEC)运行温度 7090电解效率 6075%耗能 4.55.5 kWh/Nm3技术成熟，成本低KOH电解液高度腐蚀，存在安全问题运行温度 7080电解效率 7090%耗能 3.85.0 kWh/Nm3响应快，适应动态操作，波动性新能源匹配性高需贵金属催化剂，成本高高运行温度6001000电解效率 85100%耗能 2.63.6 kWh/Nm3高转换效率，工作压强低技术不成熟，需同时提供电能与热能，材料高温降解电制氢氢转电氢储能=电解槽+储氢罐+燃料电池定

6、输入容量 存储能力 定输出容量 燃料电池的实质是电解水的逆过程 区分传统电池，其燃料和氧化剂是在反应的同时输入的，而不是预先放置的AFCPEMFCPAFCMCFCSOFC燃料电池建筑供能热电联产系统发电电站、应急电源便携电池小型家用电器交通运输新能源汽车1新型电力系统关键技术2氢储能系统中长周期运行特性3源-网-荷-氢优化调度模型4双碳目标下氢储能系统碳排放潜力报告提纲08单一电储能向多元储能转变（电储能、储氢、蓄热、蓄冷等），中长周期运行的时间范围定义在周、月、跨季节时间尺度内自损耗率电化学储能：较高，且受容量限制蓄热、蓄冷：设备绝热能力有限，耗散比大储氢：接近 0，且便于转为其它能源形式储