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碳中和背景下的能源互联网与氢经济 2021年3月5日， 2021年国务院政府工作报告中指出，扎实做好 碳达峰、碳中和各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构。“碳”即二氧化碳，“中和”即正负相抵。排出的二氧化碳或温室气体被植树造林、节能减排等形式抵消，这就是所谓的“碳中和”。 “碳中和”称为碳抵消，也可以通过投资开发可再生能源和低碳清洁技术，减少一个行业的二氧化碳排放量来抵消另一个行业的排放量，抵消量的计算单位是二氧化碳当量吨数。一旦彻底消除二氧化碳排放，我们就能进入净零碳社会。 能源系统减排对实现碳中和起着决定性作用，电力在其中扮演关键角色，中国能源互联网是促进碳减排和碳中和的重要基础平台。能源互联网是以信息传递为基础，以可再生能源等能源为主要一次能源供体，以电能为核心，以储能技术为媒介的新型能源体系，具有智能化、清洁化、操作灵活化等优点，是未来能源结构发展的理想形式。氢能具有热值高、无污染、可再生、长周期储存和远距离运输等优点，能够实现“可再生能源→电能氢能”的多样化转换，并且没有更多的碳排放，可作为能量储存、传递和转换媒介在能源互联网构建中发挥重要作用。 一、再生能源制氢 利用再生能源生产氢有两种方式： 水电解制氢。再生能源生产电力，然后水电解产生氢气；将低成本的清洁水电、风电、光伏等可再生能源产生的电力用于制氢，是实现可再生能源有效消纳、获取廉价氢气的主要手段，也是未来真正意义上的零排放得以达成的重要途径。 蒸汽转化制氢。各种分布式能源、生物质经由蒸汽催化转化制取氢。 二、氢气储存 氢气储能可看作是一种化学储能的延伸，其基本原理就是将水电解得到氢气和氧气。以光伏、风电场制氢储能技术为例，其核心思想是当光伏或风电充足但无法联网、需要弃光弃风时，利用光伏电风电将水电解制成氢气(和氧气)，将氢气储存起来；当需要电能时，将储存的氢气通过不同方式（内燃机、燃料电池或其他方式）转换为电能输送上网。 通常所指的氢气储能系统是电－氢－电的循环，且不同于常规的锂电池、铅酸电池。其前端的电解水环节，多以功率（kW）计算容量，代表氢气储能系统的“充电”功率；后端的燃料电池环节，也以功率（kW）计算容量，表示氢储能系统的“放电”功率；中间的储氢环节，多以氢气的体积（标准立方米Nm3）计算容量，储氢环节的容量大小决定了氢储能系统可持续“充电”或“放电”的时长，所以如果想增加电能的储存容量，加大储氢罐的体积或压力即可。 三、氢气利用 氢气是清洁高效的燃料，但是直接将其用于供热则因为氢气的等热值成本远高于天然气而不具备经济性。加氢天然气用作交通燃料、氢气通过燃料电池用作交通燃料或特殊情境下的电力供应源是利用氢气的合理途径。 在天然气发动机燃料中加入适量的氢气，可以提高混合气燃烧速度、扩大燃料极限，从而提高发动机的热效率，降低排放。燃料电池技术是使氢气高效供电的核心技术。当前，燃料电池已经在乘用车、叉车、应急电源、冷热电三联供分布式能源等场合得到了较大的应用。 最后我们可以发现，作为能源互联网的有机组成部分，气态燃料网的发展可以分成3个阶段。当前主要是以天然气的生产、存储、输送和使用为特征的“1.0”版本；随着氢能源使用率的逐步增加，以加氢天然气的使用和分子氢的储存、输送、使用为特征的“2.0”版本将成为主流；在氢气的大规模储运取得重大进展，燃料电池的性能与成本控制得到进一步发展后，以氢能的清洁生产、利用为基本特征的“3.0”版本，将深度融合可再生能源、分布式能源、交通网并以电网为代表的能源网络双向互动组成一个整体，利用互联网技术和大数据向用户提供综合用能方案，最终实现能源互联网的统一发展。