“氢电耦合”——能源转型的下一个风口

随着碳排放对环境压力的逐年剧增以及化石能源的不断减少，可再生能源制氢得到了世界各国的高度重视和大量应用，从各个方面验证了其可行性。习总书记也指出要构建清洁安全高效的能源体系，构建以新能源为主体的新型电力系统。针对上述背景，来自合肥工业大学的安能集创新团队将致力于基于氢电耦合的智慧能源系统，来有效提升新能源发电系统的能源消纳比例，并解决如何制备零排放的绿氢等重要问题。

为降低氢能对传统化石能源的依赖，解决“弃风、弃光、弃水”问题，助力双碳目标的早日实现，安能集团队创新性地设计出基于风光耦合制氢的智慧能源系统，利用光伏和风能这两种可再生能源耦合发电，并用“绿电”来电解制取氢气，实现氢在生产源头上的无碳化，同时通过风机、光伏发电接直流变换器连入直流微网后或直接与电解氢装置相连，实现无碳化的绿氢制造工艺。在储能环节，硬件设备能够实现电能和氢能的两种储存方式，支持自主调节功能，能够实现交流系统和直流系统的能量双向流动和清洁储氢，为电网运行提供调峰、调频、备用、需求响应支撑等多种服务，实现电网安全运行和氢气可靠供应。在用氢环节，采用并接直流微电网的方式，实现能源动态分配和交直流电能的交互，并配备自动监控系统，实现智能调度。

此外，总系统具备多种形式的能量流动和负荷需求，不同能量形式之间存在多种耦合关系，并能够在综合能源系统中灵活地互相转化。最后，为提高该系统的数据利用与集成程度，团队为智慧能源系统配备了能源管理与监控系统，用以及时评估、诊断及解除故障和记录存放相关数据。

氢电耦合是实现100%可再生能源消纳、100%零碳电力供给的重要手段。基于新能源行业以及国家战略的重大需求，该系统通过自主设计各类制氢储能设备及提供相关软件服务，可实现高效率、大容量、智能化制氢，从而有效解决如何制备零排放的绿氢这一问题，高效生产绿色氢能源，有效提升新能源发电系统的能源消纳比例，支持我国可再生能源和氢燃料电池产业协同健康发展。

对于目前取得的研究成果，团队成员程旭表示：“现阶段虽然已经解决了风光制氢中的一些难题，但实际上我们参与的越多，发现的问题也越多。还需要不断的实践去解决问题，与理论知识相结合，推动“氢电耦合”不断向前发展。”随着氢能新技术的不断进步，未来安能集希望能找到一种长效的措施和方法对氢能进行利用，实现100%绿色能源全周期系统性方案。（合肥工业大学 程旭 王诗丽 杨雨婷 李建兰）