【全球能源互联网发展合作组织（梁才浩）】2024年电氢碳协同促进新能源高质量发展报告

电氢碳协同促进新能源高质量发展总结

核心内容

电氢碳协同是一种将绿色电力、绿氢及绿色氢基产品与二氧化碳减排和利用相结合的新能源开发模式。该模式旨在解决新能源消纳难、系统安全运行难、电力保供难及电网配置能力不足等问题，通过灵活调节资源、提升系统稳定性、实现能源与产业协同发展，推动新能源高质量发展和绿色低碳转型。

主要观点

1. 新能源高质量发展必要性

   • 我国新能源装机规模已超过煤电，成为第一大电源类型。
   • 需要统筹发展与安全、供给与需求，加快构建新型电力系统，推动新能源高质量发展。
   • 新能源高质量发展有助于培育新质生产力，增强发展新动能。

2. 电氢碳协同开发模式

   • 模式1：仅外送电力，通过电制氢、氢发电和储能实现调节。
   • 模式2：仅生产绿色氢基产品，如绿氢、绿氨、绿醇，通过灵活调节负荷实现稳定生产。
   • 模式3：外送电力+生产氢基产品，实现电、氢、碳多能协同，提升整体经济效益。

3. 关键挑战

   • 新能源消纳难、系统安全稳定运行难、电力保供难、电网配置能力不足。
   • 需要通过技术与政策创新，提升系统灵活调节能力和安全运行水平。

4. 电氢碳协同优势

   • 提高新能源消纳能力，实现绿电绿氢高效利用。
   • 推动传统产业低碳转型，培育新兴产业。
   • 促进区域产业联动发展，实现清洁能源可靠替代。

关键信息

新能源发展现状

• 截至2023年，我国风电装机达4.4亿千瓦，光伏装机达6.1亿千瓦，新能源装机占比36%。
• 新能源发电量占比16%，首次超过煤电成为第一大电源。
• 2023年可再生能源新增装机3.05亿千瓦，超过世界其他国家总和。

电氢碳协同开发模式

关键技术

1. 电制氢技术

   • 当前调节范围为20%~100%，未来有望扩展至0%~100%。
   • 重点发展质子交换膜、阴离子交换膜等技术，降低成本和提升灵活性。

2. 电制氨技术

   • 绿氨生产需与哈伯法合成氨工艺匹配，需配置储能和储氢设备。
   • 柔性合成氨技术预计2030年实现规模化应用，调节范围可达30%~100%。

3. 电制甲醇技术

   • 需与风光发电、火电、储能、储氢协同。
   • 柔性合成甲醇技术可实现按日调节，调节范围60%~100%，未来有望扩展至30%~100%。
   • 直接电还原制甲醇技术仍处于研发阶段，未来有望成为新路径。

4. 富氧燃烧碳捕集技术

   • 提高煤电深度调峰能力，降低碳捕集成本至150~200元/t。
   • 燃烧后烟气中CO₂浓度可达95%以上，便于捕集和利用。

5. 煤电掺氨技术

   • 煤电掺氨可降低碳排放强度，实现与燃气发电相当。
   • 推动氨燃烧器、蒸发器、裂解器等设备研发，提升掺氨比例至50%。

6. 氢（氨）发电技术

   • 氢燃料电池适用于分散式发电，未来效率可达60%。
   • 氢（氨）燃气轮机适用于电网调节，未来实现商业化应用。

经济性分析

未来展望

• 中国北部地区将成为绿氢主要生产地，2050年可生产绿氢6200万吨，支撑12亿千瓦新能源开发。
• 东中部地区可探索海上风电与分布式新能源结合，形成“海上综合产业基地”。
• 电氢碳协同模式将逐步成为新能源基地开发的主要方向，实现绿色低碳转型和经济高质量发展。

结论

电氢碳协同开发模式是推动新能源高质量发展的重要路径，通过灵活调节、多能互补、产业链协同等方式，提高新能源消纳能力、保障电力供应、降低碳排放。未来随着技术进步和成本下降，三种模式都将具备经济性，其中模式3因兼顾电力外送与氢基产品生产，有望成为最优选择。