據統(tǒng)計，我國2023年上半年全社會用電量累計43076億千瓦時，同比增長5%。隨著產業(yè)發(fā)展和居民生活水平的提高，人們對電力的需求量也日益增加。近年來，“碳減排”、“碳中和”的需求增加。傳統(tǒng)火力發(fā)電面臨著轉型，新能源電力發(fā)展是必然趨勢，氫電耦合為新能源電力的發(fā)展提供重要保障。
新能源電力的發(fā)電方式是指利用自然界存在的可再生能源，如水力、風能、太陽能等直接或間接轉化為電能的方式。雖然對環(huán)境和氣候的影響較小，但在穩(wěn)定性、安全性以及電量平衡上還有所欠缺。其主要原因是新能源發(fā)電具有間歇性、不穩(wěn)定性，影響電網電能質量。
在新能源電力系統(tǒng)下，電網“三高”“雙峰”問題愈發(fā)凸顯，源荷兩端潮流波動性嚴重。目前，超大規(guī)模、超高比例新能源電力系統(tǒng)能量平衡的重點已由日內調峰轉向為中長時間的能量平衡遷移問題。

對此，氫能在其中發(fā)揮重要作用。
氫電耦合技術
氫能作為一種化學儲能方式，適用于長期儲能，且儲能容量大，在百GW·h以上，是極具潛力的新型大規(guī)模儲能技術。《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》中也明確指出將重點發(fā)展可再生能源制氫。氫電耦合，就是在用電低谷時使用電力制氫儲存，在用電高峰時通過燃料電池發(fā)電，氫能和電能相互轉化，滿足削峰填谷的需求。
通過氫能的制取、存儲、發(fā)電、加氫一體化，可以實現“綠電”“綠氫”之間的靈活轉換。氫電耦合是實現可再生能源100%消納、100%零碳電力供給的重要手段。
氫電耦合應用場景
氫電耦合可根據氫能和電能的生產、儲存、輸送、使用等環(huán)節(jié)分為三個經典場景。
場景一 可再生能源電解水制氫及就近利用耦合場景
在可再生能源豐富且氫能需求較大的地區(qū)，設立可再生能源電解水制氫專區(qū)，制取的氫作為原料。這一場景中制取的氫作為原料或燃料就近利用，應用場景包括石化、化工、交通、電力等。
場景二 氫儲能場景
部分地區(qū)可再生能源豐富，電網規(guī)模大，需要靈活調節(jié)資源狀態(tài)。對此要設立可再生能源電解水制氫專區(qū)，通過電-氫-電的轉換技術，實現電能和氫能的相互轉換，發(fā)揮氫能長周期、大容量的儲能優(yōu)勢。
場景三 能源遠距離耦合場景
這一場景針對可再生能源豐富地區(qū)和氫能需求端你想分步，綜合論證輸電與輸氫的技術經濟性。其一是采用遠距離輸氫技術：在可再生能源豐富的地區(qū)設立制氫專區(qū)，采用氫能運輸技術，以滿足遠端用戶側用氫需求。其二是采用遠距離輸電技術：將新能源電力遠距離輸送到用戶側，用戶側電解水制氫，滿足多樣化的用氫需求。
氫電耦合應用項目
今年3月，我國重點研發(fā)項目固態(tài)氫能發(fā)電并網率先在廣州和昆明同時實現，這也是我國首次將光伏發(fā)電支撐固態(tài)氫能應用于電力系統(tǒng)。整個項目可存儲165公斤氫能，在用電高峰時，可持續(xù)穩(wěn)定出力23小時、發(fā)供電2300度。
6月15日，國內首個氫電耦合中壓直流微網在浙江寧波投運，該項目每日可滿足10輛氫燃料電池汽車加氫、50輛純電動汽車直流快充需求，可離網連續(xù)運行168小時。實現了氫產業(yè)全鏈條相關設備全部國產化，氫電轉換效率達到世界領先水平。

此外，杭州、麗水、臺州等地的氫電耦合項目示范與應用，展示了氫能在工業(yè)園區(qū)、產業(yè)基地、農村、海島等各種場景的應用普適性，展現了新型電力系統(tǒng)構建與雙碳目標下氫能與電能的協同方式。
氫電耦合發(fā)展前景展望
目前氫電耦合還處于產業(yè)化初期，氫電轉換效率不高，技術有待成熟，成本也需要降低。在氫電耦合工作的推進中，需要解決幾個關鍵問題。
推動技術攻關，提高轉化效率
轉化效率低是氫電耦合的發(fā)展痛點之一，“電-氫-電”轉化過程中雖然只有水的消耗和生成，但由于存在兩次能量轉換，總效率只有40%-50%。因此需要加強電解水和燃料電池核心技術的研發(fā)。
探索氫電共贏的耦合模式
在與電網企業(yè)、石化企業(yè)、發(fā)電企業(yè)合作方面，氫儲能參與電力調峰方面以及交通領域的供能方面探索氫電耦合的運營模式，推進氫電耦合產業(yè)規(guī)模化發(fā)展。
健全政策體系 推動試點示范
規(guī)劃氫電耦合系統(tǒng)發(fā)展方向，推進氫電耦合標準化動作，國家層面要加強政策頂層設計，地方層面要出臺針對性的激勵政策，并積極推進試點示范，逐步建設完善的氫電耦合產業(yè)鏈體系。