雷宪章:实现电氢双核系统的基因级跃迁,核心是经济性-新华网
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2025 09/10 16:12:27
来源:新华网

雷宪章:实现电氢双核系统的基因级跃迁,核心是经济性

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编者按:发展氢能产业,是能源领域深入践行新发展理念培育新质生产力的重要体现,是实现能源结构转型和绿色发展的战略选择,我国氢能产业发展现状有哪些优势?面临哪些问题?日前,中国氢能联盟在2025氢能专精特新创业大赛决赛现场,专访西南石油大学教授雷宪章。

西南石油大学教授雷宪章

问:如何看待中国氢能产业发展的独特优势和主要挑战?

答:能源转型的根本目标在于实现新能源对传统能源的替代,然而当前电网系统难以完全消纳波动性较强的可再生能源。目前我国风电和光伏在能源结构中的占比约为16%,根据国内专家预测,新能源在我国能源结构中的占比将从当前的16%提高到2060年的70%至80%。但即便在16%比例下,发展已面临重大挑战,主要体现在电网消纳能力不足,未来若要将新能源占比提升至80%,仅依赖电网是不现实的,因此必须推进能源的就地消纳,实现与电网的适度解耦。光热发电、电制氢等就地消纳方式,将成为未来的重要方向。

从国家战略层面看,尽管我国氢能产业起步较晚于一些西方发达国家,但“双碳”目标作为既定国策,要求我们必须从战略和产业布局上加速氢能发展。目前几乎所有省份和主要城市均已制定氢能产业规划,氢能已上升为国家战略。在这一战略引领下,中国氢能发展将实现超常规推进。

此外,氢能与电能同属二次能源,且在零碳转型中具有同等重要的地位。当前,电能是主导的二次能源,而氢能以分子形态存在,具备储能稳定性,可有效弥补电能电子波动性的短板,从而形成“电氢协同”的能源架构,这一互补模式将代表未来能源发展的重要方向。

问:要实现从当前的电力单核系统向电氢双核系统的基因级的这种跃迁,最需要优先突破的是哪些方面?

答:实现从当前电力单核系统向电氢双核系统的基因级跃迁是一个全方位的进程,涉及技术、市场、政策与企业应用端的协同发展,而不是依靠单方面突破。最核心的是要解决氢能的经济性问题。根据国际能源署数据,电价需降至每度0.15元至0.20元,氢能才具备经济可行性。然而,目前我国95%以上的制氢仍依赖电网供电,即便在有政府补贴的情况下,最低电价也在每度0.3元左右。由此可见,在当前电价水平下,氢能的经济性问题尚未得到解决。

要突破这个问题,得回到发展氢能最根本的目的:初衷是为了消纳风电和光伏这些电网消化不掉的绿电。如果用电网的电电解水制氢,底层逻辑就矛盾了,本来氢该消纳的是多余的新能源,反而又消耗了电网已有的电。所以真正应该做的,是不依赖电网,直接利用无法并网的风光电力来制氢,也就是离网制氢。

离网制氢目前最大的挑战是电源稳定性问题。目前90%以上都是碱性电解槽,启动需要一小时甚至几小时,且频繁启停会大幅缩短设备寿命。一旦启动,就必须保持稳定运行。风电光伏却是间歇性、波动性的,无法满足碱性电解槽对稳定电源的要求。为了求稳,企业只能又回头用电网的电,这就形成了矛盾。

怎么破解这个矛盾?关键是要有绿色的兜底电源。国外有些地区用柴油发电机,但这违背我们绿色发展的道路。所以,离网制氢面临的重大挑战,就是找到经济、绿色的兜底电源。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一个重要解决方案。它是可逆的,既可以制氢,也可以发电:白天配合碱性电解槽制氢,晚上用白天制的氢发电。这样发出的电100%绿电,只要它能承担系统15%到20%的供电量,就可以成为核心的兜底电源。我们国家这方面技术刚起步,还需要时间,但这一定是未来的方向。

因此,电氢双核的核心,就是协同发展电力与氢能,一方面给电力系统供电,另一方面把风光资源直接转化为氢。未来,电氢协同将在“发-输-配-用-储”每个环节都深度融合:氢能是中长期储能中能效最高、成本更低的方式;氢燃料电池可以支撑电网波动,提高稳定性;在战略负荷和孤岛电网场景(比如易受攻击的架空线区域),氢能可增强能源安全。此外,像国外AI和大数据中心已开始用固体氧化物燃料电池作为核心供电,我们国家也必然朝这个方向走。

问:要推动新能源产业从单点技术突破迈向全产业链协同发展,当前最需要促进哪些方面,在这过程中,氢能专精特新创业大赛发挥了什么样的一个作用?

答:推动新能源产业全产业链协同发展,当前最关键的是解决氢能领域的两大难点与堵点。首先,资金端的电价问题必须解决,因为氢能发展的底层逻辑在于经济性,只有具备经济性,市场才能自发形成,从而倒逼产业向更大规模、更纵深化发展,单靠政府推动是不可持续的。其次,氢能的运输和储存是另一个关键堵点。

目前国内氢能的配送更多的是像同城快递就在一个小范围之内,就是有订单我直接从源头送到用端去,这种模式难以支撑未来大规模发展;必须建立类似物流配送中心的储运体系,而当前缺乏成熟的大规模储氢技术。液氢推广面临产业体系不完善、设备缺失、成本高等制约;固态储氢也难以满足大规模需求;管道输氢虽已有清晰思路,但储存环节仍受地域限制,例如欧洲尝试的岩洞储氢就依赖特定地质条件。液态有机储氢被国际能源署视为最有潜力的方向之一,因其能利用现有石油运输设施、无需重建体系,并可实现长期储存,但目前也面临能耗高、释放温度要求高等技术挑战。

回过头来看,本次专精特新氢能创业大赛正是在这样的背景下发挥了重要作用。作为国内氢能领域的重要品牌,大赛汇聚了众多企业与创新力量,加速了技术交流和迭代。它不仅激励了行业创新动力,更使得创新过程中的闪光点得以被借鉴和推广,既成为行业协作的平台,也成为氢能发展的驱动力量。这种大赛涌现出的火花必将为破解产储运难题注入新动力,为氢能产业带来持续活力与可能性。

【纠错】 【责任编辑:周亦张】