人物簡(jiǎn)介：
黃其勵，中國工程院院士，蒸汽工程領(lǐng)域著(zhù)名專(zhuān)家，教授級高級工程師，博士生導師?，F任國家電網(wǎng)有限公司一級顧問(wèn)，兼任國家能源集團電力領(lǐng)域科學(xué)家、北京師范大學(xué)國家安全與應急管理學(xué)院戰略發(fā)展委員會(huì )副主任。中國電機工程學(xué)會(huì )會(huì )士、科普委員會(huì )主任委員、標準化委員會(huì )副主任委員，中國電動(dòng)車(chē)充電基礎設施促進(jìn)聯(lián)盟專(zhuān)家委員會(huì )委員，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì )全國蒸汽工程學(xué)科科學(xué)傳播專(zhuān)家，長(cháng)期從事燃燒領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)研究、工程應用和電力企業(yè)的技術(shù)管理等工作。在燃煤清潔高效發(fā)電、可再生能源發(fā)電、節能環(huán)保和能源發(fā)展戰略研究等領(lǐng)域做出重要貢獻。主持實(shí)施90余項重大技術(shù)改造項目、主持或參加60 余項國家能源發(fā)展戰略研究。獲國家科技進(jìn)步獎兩項、省部級科技進(jìn)步獎二十余項、第十三屆光華工程科技獎，發(fā)表技術(shù)論文70余篇，參編技術(shù)著(zhù)作5部，主編或主持出版科普著(zhù)作若干。

當前，積極應對氣候變化、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展成為全球共識。隨著(zhù)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命深入發(fā)展，能源電力系統的安全高效、綠色低碳轉型及數字化智能化技術(shù)創(chuàng )新已成為全球發(fā)展趨勢。黨的二十報告就深入推進(jìn)能源革命、加快構建新型能源體系、確保能源安全等作出明確部署。

隨著(zhù)新能源的高速發(fā)展，新能源滲透率上升對電力系統安全穩定運行提出了眾多技術(shù)上、體制機制上的新挑戰，電力發(fā)輸配用系統的傳統邏輯也迎來(lái)變革。近日，中國工程院院士、國家電網(wǎng)有限公司一級顧問(wèn)、國家能源集團電力領(lǐng)域科學(xué)家黃其勵圍繞能源生產(chǎn)消費利用場(chǎng)景的變化趨勢、電力系統發(fā)展的新方向、氫能的角色定位和發(fā)展，系統闡述了關(guān)于新型電力系統建設的關(guān)鍵問(wèn)題與破題路徑。

電力發(fā)展成果豐碩但仍任重而道遠

黃其勵表示，近年來(lái)，我國電力發(fā)展呈現出四大向好跡象：一是電力供應保障能力穩步增強，二是電力綠色低碳轉型不斷加速，三是電力技術(shù)創(chuàng )新水平持續提升，四是電力體制改革攻堅成效突出。盡管成果豐碩，但黃其勵也表示，與西方發(fā)達國家碳達峰碳中和窗口期較長(cháng)不同，我國碳達峰碳中和時(shí)間短、任務(wù)重，我國還處在邁向第二個(gè)百年奮斗目標新征程中基本實(shí)現社會(huì )主義現代化的個(gè)階段，經(jīng)濟發(fā)展與能源發(fā)展仍未脫鉤，諸多系統性、“卡脖子"難題還有待攻克。

，新能源發(fā)展面臨多重挑戰。長(cháng)期以來(lái)，我國電源結構以煤電為主，靈活調節電源不足，需加強靈活調節電源和儲能設施建設，發(fā)揮負荷側調節潛力，在新能源發(fā)電快速發(fā)展形勢下，要提升電力系統的安全性、靈活性，以確保支撐能源電力低碳轉型。尤其是西部、北部、西南部新能源集中開(kāi)發(fā)、遠距離大規模輸送，對電網(wǎng)安全穩定運行提出更高要求，東中部分布式電源快速發(fā)展，需要進(jìn)一步提升配電網(wǎng)智能化水平和承載能力?！斑^(guò)去我們電力裝機主體是相對穩定、可調的煤電和水電，未來(lái)將轉向以不穩定的新能源為主；過(guò)去是發(fā)輸配用瞬時(shí)平衡的剛性平衡電網(wǎng)，未來(lái)將轉向能源生產(chǎn)和消費雙向轉化的柔性多元電網(wǎng)；電網(wǎng)的結構形態(tài)也將從逐級升壓逐級降壓、單向潮流為主的傳統電網(wǎng)，轉向交直流混聯(lián)、微電網(wǎng)、局部電網(wǎng)、用戶(hù)可調負荷等兼具各種新負荷特性的綜合性電網(wǎng)。"黃其勵指出。

第二，能效水平亟待提高。目前，我國能源利用方式比較粗放，能源效率偏低。我國單位GDP能耗是全球平均水平的1.4倍，發(fā)達國家的3~4倍，能源科學(xué)消費和碳排放“雙降"，還有較大提效空間。亟待樹(shù)牢節能提效是“能源"理念，加快形成科學(xué)合理、簡(jiǎn)約適度、綠色低碳的生產(chǎn)生活方式，培育綠色、健康消費習慣，增強全社會(huì )節能意識。

第三，科技創(chuàng )新能力亟須增強。隨著(zhù)能源轉型深入推進(jìn)，電力系統技術(shù)創(chuàng )新進(jìn)入“無(wú)人區"，許多傳統理論將出現革命性變化，諸多技術(shù)創(chuàng )新沒(méi)有現成的經(jīng)驗可以借鑒?；A研究能力仍存在近、中、長(cháng)期短板，建設新型電力系統的理論創(chuàng )新、技術(shù)突破、基礎材料、元器件、軟件等方面存在不足。黃其勵指出：“電力系統不論是在基礎理論、工程技術(shù)還是平衡特性上，都會(huì )出現巨大的變化和挑戰，我們需要進(jìn)一步加大力度，從技術(shù)研究到工程應用，努力深化創(chuàng )新，提供完整可行的解決方案。"

“三化五新"成為電力發(fā)展新特征

實(shí)現“雙碳"目標，能源是主戰場(chǎng)，電力是主力軍，電網(wǎng)是頭兵。近期，國家能源局發(fā)布《新型電力系統發(fā)展藍皮書(shū)》，全面闡述了新型電力系統的內涵特征、發(fā)展路徑?！端{皮書(shū)》指出，新型電力系統是新型能源體系的重要組成和實(shí)現“雙碳"目標的關(guān)鍵載體。那么新型電力系統，到底“新"在哪里？

黃其勵將新型電力系統的“新"總結為“三化五新"：能源生產(chǎn)加速清潔化、能源消費高度電氣化、能源利用高效化，電源出現新結構、負荷出現新特性、電網(wǎng)出現新形態(tài)、技術(shù)出現新基礎、運行出現新特性。

“三化"意味著(zhù)能源生產(chǎn)、消費、利用場(chǎng)景均出現變革——能源生產(chǎn)方面，能源主體調整帶來(lái)電源主體的變化，電源從以可控常規電源為主體，逐步轉換為以隨機性“靠天吃飯"的新能源為主體，引起電力系統運行特性改變；能源消費方面，能源深度脫碳使電能成為能源主體，帶來(lái)社會(huì )生產(chǎn)生活用能方式轉變，終端用能方式向電氣化、智能化發(fā)展；能源利用方面，能源轉化及利用效率需要提升，以電為樞紐的能源資源配置方式將進(jìn)一步提升和加強，涉及到網(wǎng)絡(luò )資源及模式匹配的變革。

“五新"是指電源新結構、負荷新特性、電網(wǎng)新形態(tài)、技術(shù)新基礎、運行新特性——一是電源結構由連續可控出力的煤電占主導，向強不確定性、弱電網(wǎng)友好型的新能源發(fā)電占比大幅度提升轉變；二是負荷特性由傳統的剛性、單向、發(fā)-輸-用瞬時(shí)平衡型，向柔性、多元以及生產(chǎn)與消費柔性互動(dòng)、多元以及生產(chǎn)與消費雙向型轉變；三是電網(wǎng)形態(tài)由單向、逐級升/降壓輸電為主的剛性傳統電網(wǎng)，向包括交直流混聯(lián)大電網(wǎng)、微電網(wǎng)、局部直流電網(wǎng)和可調節負荷的能源互聯(lián)網(wǎng)轉變；四是技術(shù)基礎由同步發(fā)電機為主導的機械電磁系統，向由電力電子設備和同步機共同主導的混合系統轉變；五是運行特性由源隨荷動(dòng)的實(shí)時(shí)平衡、大電網(wǎng)一體化控制模式，向源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動(dòng)的非實(shí)時(shí)平衡大電網(wǎng)與分布式微電網(wǎng)協(xié)同控制模式轉變。

“新型電力系統以滿(mǎn)足經(jīng)濟社會(huì )高質(zhì)量發(fā)展的電力需求為首要目標，以高比例新能源供給消納體系為主線(xiàn)，以源網(wǎng)荷儲多元協(xié)同靈活互動(dòng)為任務(wù)，以堅強智能柔性電網(wǎng)為核心平臺，以技術(shù)創(chuàng )新和體制機制創(chuàng )新為基礎，新型電力系統是我國實(shí)現中國式現代化的關(guān)鍵。"黃其勵總結道。

氫能全面發(fā)展關(guān)鍵在于降低成本

隨著(zhù)具有隨機、波動(dòng)、弱可控特征的新能源在電力系統中的滲透率逐步攀升，新型電力系統調節能力不足的矛盾愈發(fā)突出。目前，抽水蓄能等常規儲能所占比例尚不高，電化學(xué)儲能、壓縮空氣等新型儲能方式剛剛起步，只能滿(mǎn)足小時(shí)級、跨日的短期儲能需求。受溫室氣體排放和厄爾尼諾現象影響，全球氣溫飆升、異常氣候模式出現，比如“極熱無(wú)風(fēng)"以及綿長(cháng)的雨季，復雜氣候對新能源發(fā)電出力影響加大。電力系統急需尋找能夠滿(mǎn)足跨周乃至跨季需要的長(cháng)周期儲能介質(zhì)，降低供電成本，提高電力系統調節能力和吸納能力，而氫能或許就是解題的密鑰。

“氫能可作為各類(lèi)能源之間的橋梁，與化石能源和可再生能源實(shí)現雙向聯(lián)動(dòng)，通過(guò)平抑、吸納新能源的波動(dòng)，以及部分替代化石能源，提高清潔能源在能源結構中的占比，助力新型能源系統的安全保障。"黃其勵介紹道。他還指出，氫能屬于技術(shù)密集的高科技行業(yè)，行業(yè)鏈條長(cháng)、關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)多，從制氫、儲氫到用氫環(huán)節多，關(guān)鍵在于實(shí)現氫能產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)、關(guān)鍵設備、重要原材料的自主化和降本增效。

成本始終是氫能應用推廣需要突破的門(mén)檻。以氫能產(chǎn)業(yè)下游環(huán)節為例，三年前，國內氫燃料電池系統的報價(jià)約為6000元/千瓦，而今年，價(jià)格已降至原來(lái)的一半，且系統質(zhì)量也有所提升。黃其勵說(shuō)：“我國燃料電池產(chǎn)品功率已經(jīng)達到了200千瓦，部分產(chǎn)品達到250千瓦~300千瓦，使用壽命可以達到20000小時(shí)，系統成本2000~3000元/千瓦，具有一定的競爭力。將來(lái)我們需要更大的規模、更低的成本、更好的經(jīng)濟性和環(huán)保性，促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展。"

展望未來(lái)，一方面，氫能在新型電力系統中可以起到支撐和調節的作用，另一方面，氫能未來(lái)可以成為國家能源體系的重要組成部分。黃其勵將新能源和氫能比作一對情侶，兩者在促進(jìn)對方發(fā)展的同時(shí)，自身也得到了發(fā)展。他建議在兩者的發(fā)展上加強技術(shù)研發(fā)、努力協(xié)同創(chuàng )新、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)示范、完善標準管理。

“氫電耦合未來(lái)有三個(gè)方向，‘電—氫’、‘氫—電’和‘電—氫—電’雙向，這對‘戀人’永遠手牽手在一起。"黃其勵表示。

種方向是需求側“電—氫"單向氫電耦合的應用，以綠色氫能為燃料，為氫能車(chē)、重卡車(chē)和河流船舶提供動(dòng)力。西北、東北、東南、中南地區都在推動(dòng)氫能重卡等工具車(chē)的示范應用。根據中國氫能聯(lián)盟研究院預測，到2030年交通用氫折算用電量約1650億千瓦時(shí)，對應的電解槽裝機4000萬(wàn)千瓦。在需求側的工業(yè)場(chǎng)景，將綠色氫能作為原料，去替代灰氫和煤炭的工業(yè)應用。未來(lái)可圍繞大型化工基地和冶金工廠(chǎng)開(kāi)展應用，以鄂爾多斯、寧東、榆林等大型能源化工基地和河北、山東、江蘇鋼鐵生產(chǎn)基地為核心進(jìn)行應用。

電源側“電—氫"的單向氫電耦合應用也具有現實(shí)意義。在應用模式上，是“新能源-電力-氫能"的單向轉化，在新能源出力高峰時(shí)期進(jìn)行轉化存儲。從規模能力上看，根據中國氫能聯(lián)盟研究院預測，2030年我國具備電解槽8000萬(wàn)~1億千瓦的裝機；至2060年具備電解槽5億~8億千瓦。

第二種方向是“氫—電"單向氫電耦合應用，應用模式是通過(guò)氫能電站協(xié)同摻氫/純氫燃氣輪機，在負荷高峰時(shí)提供作用。歐美國家應急電源以天然氣發(fā)電為主，天然氣發(fā)電調峰能力強、靈活機動(dòng)，但我國屬于“貧氣"的國家，氫能則是天然氣的“平替"乃至“上位替代品"。在規模能力上，隨著(zhù)技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)規?；l(fā)展，氫儲能參與發(fā)電將在中遠期具備一定的市場(chǎng)空間。

第三種方向是“電—氫—電"雙向氫電耦合應用。在應用模式上，在新能源大發(fā)或用電低谷時(shí)制氫，在用電高峰或新能源不足時(shí)利用氫能發(fā)電上網(wǎng)。氫能及其衍生品有作用周期長(cháng)、規模大的優(yōu)勢，可成為抽水蓄能、電化學(xué)儲能等儲能技術(shù)的有效補充，聯(lián)合配置，推動(dòng)各類(lèi)儲能技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。

最后，黃其勵呼吁以氫電耦合為支撐，加快構建新型能源體系。新型電力系統是新型能源體系的重要組成部分，我們要深刻理解把握構建新型電力系統的價(jià)值判斷和方法，分三步走，通過(guò)加速轉型期(當前至 2030年) 、總體形成期(2030 年至2045 年) 、鞏固完善期 (2045年至 2060 年)，向著(zhù)碳達峰碳中和目標穩步邁進(jìn)。雖任重道遠，但務(wù)期必成，喚起工農千百萬(wàn)，同心干。

文章來(lái)源于電聯(lián)新媒，作者鄧卓昆
注：已獲得轉載權