（以下內(nèi)容轉(zhuǎn)載自“產(chǎn)業(yè)觀察者”）
盡管《巴黎協(xié)定》后各國(guó)提出了雄心勃勃的減碳計(jì)劃，但《世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒（2024）》顯示，過(guò)去幾年世界氣候變化令人沮喪，尤其是來(lái)自亞洲的中國(guó)和印度，碳排放還在持續(xù)增加；而來(lái)自電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表明，擁堵的電網(wǎng)已經(jīng)無(wú)法接受更多的波動(dòng)電源，可再生能源進(jìn)入到產(chǎn)能過(guò)剩和惡性競(jìng)爭(zhēng)階段。能源的電氣化已經(jīng)出現(xiàn)了減碳和可再生電源消納的兩難境地，而解決這一問(wèn)題的核心在于建立“新型電力系統(tǒng)”。
2024年8月6日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、國(guó)家數(shù)據(jù)局聯(lián)合發(fā)布《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案（2024—2027年）》，8月11日，中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于《加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見(jiàn)》，顯然電力系統(tǒng)綠色轉(zhuǎn)型已經(jīng)迫在眉睫。
新型電力系統(tǒng)是以“承載實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和、確保能源電力安全”為前提，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展電力需求為目標(biāo)、以最大化消納新能源為主要任務(wù)，以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)為樞紐平臺(tái)，以源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)與多能互補(bǔ)為支撐的電力系統(tǒng)。這將是一個(gè)“清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開(kāi)放互動(dòng)”的能源體系。這就要求電力系統(tǒng)能夠容納更大規(guī)模的可再生綠色能源，一方面通過(guò)智慧能源系統(tǒng)提升可再生能源的上網(wǎng)比例，另一方面還需要建立更加靈活的分布式能源和離網(wǎng)消納的機(jī)制。
我們?cè)谇懊娴脑L談文章里提及到“離網(wǎng)制氫”和“電氫耦合”，這些都需電力系統(tǒng)二次設(shè)備技術(shù)來(lái)解決，但“電氫耦合”的經(jīng)濟(jì)性是擺在我們面前的一個(gè)現(xiàn)實(shí)的困境，這不僅需要技術(shù)創(chuàng)新和系統(tǒng)創(chuàng)新，更需要理念上的創(chuàng)新。
四方股份是一家以繼電保護(hù)起家的電力自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，公司探索提高可再生能源消納的解決方案，并涉及氫能與儲(chǔ)能業(yè)務(wù)。為了解智慧能源對(duì)新型電力系統(tǒng)、特別是對(duì)可再生能源并網(wǎng)和離網(wǎng)制氫的技術(shù)支持，我本月拜訪了四方股份的新能源業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)。
——鄭賢玲
四方股份（北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司）由中國(guó)首臺(tái)微機(jī)繼電保護(hù)裝置的研制者、工程院首批院士楊奇遜教授創(chuàng)辦于1994年，長(zhǎng)期深耕能源電力領(lǐng)域，為電力的發(fā)、輸、配、用、儲(chǔ)等環(huán)節(jié)提供繼電保護(hù)、自動(dòng)化與控制系統(tǒng)、電力電子、一二次融合、智慧物聯(lián)等產(chǎn)品及解決方案。公司是國(guó)家高科技上市企業(yè)（股票代碼：601126），總部位于北京，并在武漢、保定、南京、湖州等地設(shè)立了多個(gè)研發(fā)和生產(chǎn)基地，在印度、菲律賓等設(shè)有海外子公司。
基于完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的豐富產(chǎn)品體系，四方股份曾榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，省部級(jí)及全國(guó)社會(huì)科技獎(jiǎng)170余項(xiàng)，累計(jì)獲得授權(quán)發(fā)明專利810余項(xiàng)，軟件著作權(quán)620余項(xiàng)，主持或參與制定超過(guò)490項(xiàng)國(guó)際、國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目20余項(xiàng)。四方股份設(shè)有院士工作站、博士后工作站，擁有包括國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心、國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)、國(guó)家級(jí)制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)、中國(guó)電氣工業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)10強(qiáng)等榮譽(yù)資質(zhì)。
產(chǎn)業(yè)觀察者：電氣化是全球能源發(fā)展的共識(shí)，但現(xiàn)在我們電力系統(tǒng)好像遇到一些問(wèn)題，一方面碳達(dá)峰碳中和要求更多的低碳能源替代化石能源，而另一方面可再生能源的波動(dòng)性又給電網(wǎng)帶來(lái)巨大的沖擊。所以現(xiàn)在需要構(gòu)建承載低碳能源又確保系統(tǒng)安全的“新型電力系統(tǒng)”。公司作為繼電保護(hù)設(shè)備的領(lǐng)先企業(yè)，是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的守護(hù)者。站在您的角度，“新型電力系統(tǒng)”與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)最大的變化是什么？
四方股份：傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是一個(gè)以煤電為主，清潔能源逐步滲透的體系，電網(wǎng)傳輸?shù)闹饕欠€(wěn)定電源，通過(guò)變電技術(shù)（變壓器、變流器、逆變器等）可以承載一部分波動(dòng)的可再生能源。
“新型電力系統(tǒng)”是一個(gè)以清潔能源為主導(dǎo)的能源體系，未來(lái)可再生能源發(fā)電要占到60%以上，煤電將逐步由提供電力電量的主體電源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏﹄娏坎⒅氐闹涡院驼{(diào)節(jié)性電源。
產(chǎn)業(yè)觀察者：也就是說(shuō)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是穩(wěn)定的煤電能夠抵御多大比例的波動(dòng)電源，而“新型電力系統(tǒng)”則是要用可以儲(chǔ)存可運(yùn)輸?shù)拿禾?、天然氣、氫能等電源?lái)平滑和輔助波動(dòng)的可再生主體能源。氫能在未來(lái)的輔助能源中是來(lái)自可再生能源發(fā)電的自循環(huán)清潔能源。
我理解這個(gè)過(guò)渡應(yīng)該是漸進(jìn)的，“新型電力系統(tǒng)”有兩個(gè)重點(diǎn)：一是提升電網(wǎng)本身的清潔電力容量，二是建立分布式能源的消納體系。新型電力系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)最大的挑戰(zhàn)是系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，作為繼電保護(hù)、電網(wǎng)自動(dòng)化和發(fā)電廠自動(dòng)化服務(wù)商，四方股份對(duì)電力結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來(lái)的挑戰(zhàn)可以提供哪些技術(shù)支持？這里有一個(gè)非常具體的技術(shù)問(wèn)題，就是如何在增加可再生能源比例的同時(shí)還能夠保持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行？
四方股份：四方股份一直是電力行業(yè)創(chuàng)新解決方案的引領(lǐng)者，推出了分層分布式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，該產(chǎn)品之后獲得北京市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，國(guó)家科技獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，此外，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上第一個(gè)220kV 、 500kV 、750kV 的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，以及第一個(gè) 1000kV 特高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、第一個(gè)全面支持IEC61850 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品均出自四方股份。
對(duì)于如何提升新型電力系統(tǒng)可再生能源的消納比例，與此同時(shí)還能保持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，有不同的技術(shù)流派，如水風(fēng)光互濟(jì)、發(fā)展靈活火電、加強(qiáng)調(diào)度協(xié)同等等。
四方股份的工作重點(diǎn)之一是在新能源并網(wǎng)點(diǎn)的前端提供多種解決方案，使得新能源在并網(wǎng)的時(shí)刻起，就具有電網(wǎng)友好的特性。這部分工作分為兩個(gè)部分：一個(gè)部分是基于風(fēng)、光、水、火，儲(chǔ)、燃?xì)淙細(xì)廨啓C(jī)等能源發(fā)電過(guò)程控制，發(fā)展電網(wǎng)友好型并網(wǎng)控制系統(tǒng)；而另外一個(gè)部分，則是在可再生能源轉(zhuǎn)換的界面上，謀求增加構(gòu)網(wǎng)型能力。
公司所從事的相關(guān)研究工作和解決方案實(shí)踐，對(duì)于我國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案（2024—2027年）》的九條行動(dòng)方案，其中主網(wǎng)能力的提升、提高輸電通道中新能源的比例、提高配電網(wǎng)的智能化與調(diào)度能力、電力系統(tǒng)則需要更強(qiáng)的儲(chǔ)能技術(shù)和資源整合能力，這就需要電力系統(tǒng)二次設(shè)備提供更優(yōu)的解決方案。我們看到，四方股份圍繞新型電力系統(tǒng)需求、服務(wù)清潔能源開(kāi)發(fā)利用，提供安全穩(wěn)定、并網(wǎng)友好、靈活調(diào)控的升壓站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、一二次設(shè)備集成，以及可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、遠(yuǎn)程控制、智慧運(yùn)維的新能源集控系統(tǒng)解決方案。
無(wú)論是并網(wǎng)還是離網(wǎng)，要解決可再生能源波動(dòng)的問(wèn)題，都需要穩(wěn)定電源和儲(chǔ)能來(lái)作為調(diào)節(jié)，而氫能本質(zhì)是一種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的方案，正因?yàn)槠渌麅?chǔ)能時(shí)間都比較短，按照目前市場(chǎng)的習(xí)慣，通常都會(huì)將氫能區(qū)別于其他儲(chǔ)能，電解水制氫與化工行業(yè)的耦合正在構(gòu)建一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)——“電氫耦合”，這對(duì)四方股份來(lái)說(shuō)是從可再生能源消納中長(zhǎng)出的一塊新業(yè)務(wù)。請(qǐng)問(wèn)公司在“電氫耦合”上的布局如何？
四方股份：公司圍繞新型電力系統(tǒng)需求、服務(wù)清潔能源開(kāi)發(fā)利用，研發(fā)了安全穩(wěn)定、并網(wǎng)友好的新能源二次設(shè)備集成系統(tǒng)，能提供可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、遠(yuǎn)程控制、智慧運(yùn)維的新能源集控系統(tǒng)解決方案。
在電氫耦合方面，公司開(kāi)發(fā)了一體化電氫耦合調(diào)控系統(tǒng)，可以對(duì)綠電制氫匯集站和負(fù)荷控制站進(jìn)行一體化協(xié)調(diào)控制，最大程度實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的穩(wěn)定調(diào)控，以及最大程度負(fù)荷電網(wǎng)的并網(wǎng)要求，從而在實(shí)現(xiàn)新能源消納友好的時(shí)候，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)友好。
另外一方面，對(duì)于電氫耦合最重要的界面：制氫電源，四方股份也進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新研究，包括基于全控器件的制氫電源、基于IGCT的模塊換并列可擴(kuò)展電源、多端口電氫耦合能源路由器等。現(xiàn)在我們的高端電氫耦合裝備，已經(jīng)可以具備構(gòu)網(wǎng)型的能力，進(jìn)一步提升了四方電氫耦合系統(tǒng)的電網(wǎng)友好特性。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：公司最近中標(biāo)的相關(guān)項(xiàng)目有哪些？
四方股份：2021年度，公司中標(biāo)并實(shí)施了2021年度能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備（項(xiàng)目）、國(guó)家先行先試全面啟動(dòng)源網(wǎng)儲(chǔ)一體化示范項(xiàng)目、國(guó)內(nèi)首個(gè)新一代電網(wǎng)友好綠色電站項(xiàng)目、“全國(guó)電力行業(yè)設(shè)備管理優(yōu)秀典型案例”項(xiàng)目——三峽烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站示范工程。
2023年度，公司中標(biāo)我國(guó)首個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)“沙戈荒”風(fēng)光火儲(chǔ)一體化新能源大基地項(xiàng)目——三峽庫(kù)布齊沙戈荒先導(dǎo)工程項(xiàng)目，繼續(xù)保持公司在新能源大基地的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
2023年公司完成了全球最大、海拔最高水光互補(bǔ)——雅礱江兩河口水光互補(bǔ)、柯拉一期光伏項(xiàng)目，助力柯拉項(xiàng)目樹(shù)立綠色低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系典范；而明陽(yáng)青州海上風(fēng)電項(xiàng)目成功并網(wǎng)，進(jìn)一步提升了公司在大型海上風(fēng)電的二次設(shè)備集成能力。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：對(duì)于即將到來(lái)的新型電力系統(tǒng)，公司有哪些前瞻性的科研項(xiàng)目？
四方股份：公司近年來(lái)緊跟新型電力系統(tǒng)需求，重點(diǎn)投入適應(yīng)智能化與多種能源融合發(fā)展的技術(shù)。
四方股份在氫能領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)品布局主要圍繞基于大基地氫-電-氫耦合控制系統(tǒng)方案、以及電氫耦合創(chuàng)新儲(chǔ)能方案展開(kāi)，具體包括新能源制氫一體化監(jiān)控系統(tǒng)、制氫IGBT（以絕緣柵型雙極晶體管）和IGCT（以集成門極換流晶閘管）電源、制氫DCS（分布式控制系統(tǒng)）、電-氫-電耦合控制裝置等。
公司在變電站數(shù)字孿生技術(shù)、寬頻振蕩保護(hù)控制技術(shù)、柔性直流輸電技術(shù)、一二次融合技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、人工智能和信息安全等領(lǐng)域的創(chuàng)新取得重要進(jìn)展；持續(xù)進(jìn)行基于自主可控平臺(tái)的產(chǎn)品研發(fā)和規(guī)?；瘧?yīng)用工作。
公司參與的國(guó)重項(xiàng)目配套的慈溪?dú)潆婑詈现绷魑⒕W(wǎng)示范工程完成離網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)正式投運(yùn)，還參與了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃-緊湊型可再生能源電熱氫聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)模塊關(guān)鍵技術(shù)的研究。
在特種電源領(lǐng)域，四方股份研制的超大容量新能源并網(wǎng)測(cè)試電源成功交付，并順利完成海上平臺(tái)的測(cè)試任務(wù)。
在柔性輸配電領(lǐng)域，四方股份保持領(lǐng)先，先后中標(biāo)珠海供電局、佛山供電局等多個(gè)緊湊化柔性互聯(lián)重大科技項(xiàng)目，國(guó)網(wǎng)上海研究院低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)系統(tǒng)，南網(wǎng)科技超導(dǎo)儲(chǔ)能成套變流器項(xiàng)目等。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：四方股份的核心能力主要體現(xiàn)在哪里？
四方股份：主要體現(xiàn)在控制技術(shù)，公司圍繞新能源大基地提供源網(wǎng)荷儲(chǔ)/綠電制氫成套一體化系統(tǒng)解決方案，基于負(fù)荷多樣性區(qū)分不同應(yīng)用場(chǎng)景，包括綠電制氫、綠電制硅等。方案是以公司自主可控一體化調(diào)控平臺(tái)和源網(wǎng)荷儲(chǔ)核心控制裝備為基礎(chǔ)，采用全景監(jiān)控、負(fù)荷預(yù)測(cè)、智能優(yōu)化調(diào)度、優(yōu)化協(xié)調(diào)控制等多專業(yè)融合技術(shù)的系統(tǒng)及方案。方案涉及發(fā)電、輸用、用電多種場(chǎng)景。
公司產(chǎn)品包括一體化調(diào)控平臺(tái)和協(xié)調(diào)控制裝置、升壓站一次、二次設(shè)備及監(jiān)控軟件、預(yù)制艙、儲(chǔ)能設(shè)備、開(kāi)關(guān)柜、制氫控制DCS等。
我們努力通過(guò)相關(guān)技術(shù)和核心能力協(xié)助電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和系統(tǒng)方案降低新型電力系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：綠電制綠氫或者說(shuō)“電氫耦合”是一個(gè)跨專業(yè)、跨行業(yè)的新產(chǎn)業(yè)，四方股份的控制技術(shù)主要在哪一端？
四方股份：目前，公司提供的解決方案主要還是在電解水制氫這個(gè)環(huán)節(jié)，針對(duì)綠電制氫控制系統(tǒng)，劃分為電調(diào)、電控、氫調(diào)、氫控四部分功能，電調(diào)實(shí)現(xiàn)發(fā)用電計(jì)劃和預(yù)測(cè)；電控實(shí)現(xiàn)風(fēng)光儲(chǔ)有功協(xié)調(diào)、氫電耦合優(yōu)化平衡；氫調(diào)實(shí)現(xiàn)電解槽群優(yōu)化分配；氫控實(shí)現(xiàn)制氫系統(tǒng)DCS全站控制、電解槽變負(fù)載溫度和壓力優(yōu)化控制。
四方股份的大基地氫電耦合控制系統(tǒng)方案，通過(guò)電調(diào)、電控、氫調(diào)、氫控分層控制實(shí)現(xiàn)新能源柔性制氫，一方面最大程度保證了個(gè)體電解槽的制氫電源的穩(wěn)定性，另外一方面最大程度保證了新能源接入負(fù)荷電網(wǎng)要求的各項(xiàng)特性和曲線。
四方股份大基地氫電耦合控制系統(tǒng)方案，通過(guò)模型預(yù)測(cè)等智能控制方法，實(shí)現(xiàn)多時(shí)間尺度新能源和制氫負(fù)荷電調(diào)氫調(diào)能量管理，實(shí)現(xiàn)最大消納、最大制氫量、最低購(gòu)電成本等優(yōu)化目標(biāo)。
在短時(shí)間尺度上，適應(yīng)新能源發(fā)電的波動(dòng)情況，調(diào)整制氫設(shè)備的運(yùn)行功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源的功率響應(yīng)和高效利用，從而提高新能源消納能力。
在較長(zhǎng)時(shí)間尺度上，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)模型，提前規(guī)劃制氫的規(guī)模和節(jié)奏，合理安排儲(chǔ)能設(shè)備的充放電，以應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的季節(jié)性和周期性變化。
通過(guò)電氫耦合實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)削峰填谷、荷隨源動(dòng)功率跟蹤等不同運(yùn)行模式下新能源、制氫負(fù)荷、網(wǎng)電之間的功率平衡。
通過(guò)風(fēng)光儲(chǔ)多源協(xié)同控制、電解槽輪換分配控制、寬范圍變負(fù)載溫壓控制等，實(shí)現(xiàn)新能源制氫系統(tǒng)綜合效率和電解槽效率提升，減少能量損失。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：公司在電氫耦合領(lǐng)域有哪些布局？
四方股份：公司基于大基地源網(wǎng)荷儲(chǔ)成套產(chǎn)品應(yīng)用典型業(yè)績(jī)包括南疆首個(gè)硅基新材料產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目新疆特變電工若羌縣硅基新材料源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化調(diào)控系統(tǒng)，該項(xiàng)目由545MW新能源電站和20萬(wàn)噸/年高純硅負(fù)荷構(gòu)成；國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)風(fēng)光儲(chǔ)場(chǎng)站一體化智慧集控、首個(gè)儲(chǔ)能配置規(guī)模達(dá)到千兆瓦時(shí)的三峽烏蘭察布項(xiàng)目，該項(xiàng)目申報(bào)成功2021年度國(guó)家能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備項(xiàng)目。
四方股份在制氫電源方面也做了技術(shù)投入，制氫電源方案包括適用于大容量電解槽的大功率電流源型制氫電源、適用于直流微電網(wǎng)的多端口制氫電源、以及具備電壓主動(dòng)支撐功能的燃料電池變換電源。
作為氫電耦合控制系統(tǒng)的延伸，四方股份在制氫DCS方面也做了很多研究工作，四方已經(jīng)具備提供“制氫車間”全DCS解決方案的能力。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：從控制系統(tǒng)的角度，電氫耦合還需要哪些技術(shù)攻關(guān)？
四方股份：2020年以來(lái)，公司在氫能方面先后參加多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，包括“可離網(wǎng)型風(fēng)/光/氫燃料電池直流互聯(lián)與穩(wěn)定控制技術(shù)（2020年度，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃）”，“緊湊型可再生能源電熱氫聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)模塊關(guān)鍵技術(shù)（2022年度，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃）”，“用戶側(cè)燃料電池微網(wǎng)集成與主動(dòng)支撐電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)（2023年度，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃）”，形成了一些綠電制氫方面的科技成果。
但現(xiàn)在來(lái)看，需要攻克的點(diǎn)還有很多，主要在于提升綠電制氫系統(tǒng)的電網(wǎng)友好特性。從特性上說(shuō)，電是毫秒級(jí)的響應(yīng)，光伏隨著日照，在一分鐘內(nèi)可以發(fā)生數(shù)次變化，風(fēng)機(jī)雖然有慣性，但也只能保證分鐘級(jí)的變化率限制，而電解水制氫則是一種工藝過(guò)程，穩(wěn)定才能可靠，這之間就是一對(duì)矛盾。
解決這個(gè)矛盾，一個(gè)有利的工具就是能量流的快速分配。在2020年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《可離網(wǎng)型風(fēng)/光/氫燃料電池直流互連與穩(wěn)定控制技術(shù)》課題研究示范工程寧波慈溪?dú)潆婑詈现绷魑⒕W(wǎng)示范工程中，四方股份為其供貨全套制氫電源、燃料電池電源、多端口變流器、鏈?zhǔn)絻?chǔ)能變流器等關(guān)鍵變流器設(shè)備及全套二次設(shè)備，這個(gè)系統(tǒng)將綠電、制氫、燃料電池構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，利用多端口能源路由器實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的功率平衡，未來(lái)如果能夠提升尺度，可以有效解決制氫工藝與新能源電網(wǎng)之間的時(shí)間特性配合問(wèn)題。
而解決這個(gè)矛盾的另外一個(gè)工具，就是具備源荷互動(dòng)調(diào)配功能的綠電制氫一體化調(diào)控系統(tǒng)。我們可以從大時(shí)間尺度上調(diào)荷，在小時(shí)間尺度上調(diào)源調(diào)儲(chǔ)調(diào)網(wǎng)，保證制氫的穩(wěn)定，從而規(guī)避電氫過(guò)程響應(yīng)時(shí)間上的矛盾。
四方股份在這方面已經(jīng)做了不少有益的嘗試，例如今年投運(yùn)的南疆首個(gè)硅基新材料源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化調(diào)控系統(tǒng)，該項(xiàng)目由545MW新能源電站和20萬(wàn)噸/年高純硅負(fù)荷構(gòu)成；國(guó)內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)風(fēng)光儲(chǔ)場(chǎng)站一體化智慧集控、首個(gè)儲(chǔ)能配置規(guī)模達(dá)到千兆瓦時(shí)的三峽烏蘭察布項(xiàng)目，該項(xiàng)目申報(bào)成功2021年度國(guó)家能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備項(xiàng)目。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：全球電氫耦合項(xiàng)目招標(biāo)很多，電解槽出貨量也出現(xiàn)了大幅增長(zhǎng)，但國(guó)內(nèi)外真正投運(yùn)的項(xiàng)目并不多，運(yùn)行的項(xiàng)目效率也達(dá)不到預(yù)期。
四方股份：目前有一些綠電制氫項(xiàng)目，目的是利用“綠證置換”的方法，實(shí)現(xiàn)綠電認(rèn)證，項(xiàng)目的目的在于“綠證”，上儲(chǔ)能或氫能項(xiàng)目只是過(guò)橋，設(shè)備安裝了不一定運(yùn)行。
其次，當(dāng)前的制氫項(xiàng)目一開(kāi)始就在算經(jīng)濟(jì)賬，過(guò)于注重制氫本身，期望能從制氫的成本、綠氫的應(yīng)用上閉環(huán)投資的價(jià)值，制氫類項(xiàng)目從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)整個(gè)鏈條周期較長(zhǎng)，項(xiàng)目進(jìn)度不好預(yù)測(cè)，項(xiàng)目前期投入也很大，綠氫成本還無(wú)法平替?zhèn)鹘y(tǒng)化工氫氣，這樣計(jì)算項(xiàng)目的投入產(chǎn)出肯定虧損。
再者，可再生能源產(chǎn)業(yè)中“強(qiáng)制配儲(chǔ)”的機(jī)制導(dǎo)致了制氫項(xiàng)目成本的進(jìn)一步增加。這就造成了源網(wǎng)荷儲(chǔ)/綠電制氫項(xiàng)目，批復(fù)多但目前落地和投運(yùn)項(xiàng)目少。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：我認(rèn)為現(xiàn)階段氫能應(yīng)用的燃料電池汽車與綠氫產(chǎn)業(yè)其實(shí)是兩個(gè)不同的邏輯，燃料電池汽車是從上世紀(jì)70年代就開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化探索，其目的是要擺脫資源約束和環(huán)境約束，是要用無(wú)限的氫能替代有限的石油天然氣，用低碳能源替代高碳能源。
但綠電制綠氫的目的已經(jīng)是解決可再生能源消納的問(wèn)題，也就是解決電力系統(tǒng)自身的問(wèn)題。黃震院士曾經(jīng)提到過(guò)“外部成本”的概念，如果我沒(méi)有理解錯(cuò)的話，他的意思是要從制氫給整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行的角度出發(fā)，而不是單純考慮氫氣本身的投入產(chǎn)出。您是從電力系統(tǒng)延升過(guò)來(lái)的業(yè)務(wù)，更清楚綠氫產(chǎn)業(yè)對(duì)新型電力系統(tǒng)的意義，您認(rèn)為發(fā)展“電氫耦合”產(chǎn)業(yè)應(yīng)該怎樣算賬？
四方股份：不錯(cuò)，我們實(shí)施綠電制氫，很大程度上是要利用氫來(lái)充當(dāng)二次能源，以平抑新能源的波動(dòng)，因此，配套新能源場(chǎng)和制氫負(fù)荷應(yīng)當(dāng)一體化考慮。具體來(lái)說(shuō)：
（1）新能源消納方面，綠電制氫可以將多余的可再生電力轉(zhuǎn)化為氫氣儲(chǔ)存起來(lái)，從而有效消納這些不穩(wěn)定的電力，減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊；
（2）提供儲(chǔ)能手段方面，綠電制氫可以作為一種長(zhǎng)期的儲(chǔ)能方式，與電池等短期儲(chǔ)能方式形成互補(bǔ)；
（3）改善電網(wǎng)的功率因數(shù)方面，采用基于IGBT的先進(jìn)制氫電源后，可以實(shí)現(xiàn)四象限控制，制氫設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可以吸收無(wú)功功率，有助于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量和運(yùn)行效率。如果我們把注意力放到綠電制氫的電網(wǎng)屬性上，也可以解決制氫電源技術(shù)水平較低的問(wèn)題。在制氫電源方面，目前用戶多關(guān)注經(jīng)濟(jì)性，忽視對(duì)電網(wǎng)的接入影響及主動(dòng)支撐，在弱電網(wǎng)下的大規(guī)模應(yīng)用可能會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題；
（4）增強(qiáng)新能源外送能力方面，可以構(gòu)建天然氣加氫氣的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的靈活性，使電網(wǎng)在應(yīng)對(duì)不同的電力需求和供應(yīng)變化時(shí)更加靈活，提高電網(wǎng)的適應(yīng)性和可靠性；
（5）緩解電網(wǎng)升級(jí)壓力方面，隨著可再生能源在電網(wǎng)中的比例增加，可能需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模升級(jí)改造以適應(yīng)其不穩(wěn)定的特性，綠電制氫有助于減少這種升級(jí)改造的需求和成本。
特別的，從電氫耦合、系統(tǒng)效率、柔性生產(chǎn)角度出發(fā)，多端口能量路由器是一種小型綠電制氫的解決方案，將系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)母線以及制氫、燃料電池端口柔性互聯(lián)，采用統(tǒng)一協(xié)調(diào)、統(tǒng)一調(diào)度的方式實(shí)現(xiàn)電能與氫能的靈活控制，可以很好地提升綠電制氫技術(shù)的落地。目前已經(jīng)出現(xiàn)了個(gè)別制儲(chǔ)加一體化的加氫站，說(shuō)明這種應(yīng)用也是有場(chǎng)景的。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：您的觀點(diǎn)讓我再次刷新了認(rèn)知，產(chǎn)業(yè)定位不同，商業(yè)模型和經(jīng)濟(jì)模型就會(huì)不同?！靶滦碗娏ο到y(tǒng)”是在國(guó)家能源安全、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和“雙碳”等多重目標(biāo)下催生出來(lái)的新產(chǎn)業(yè)，除了您比較的算大賬和算小賬的問(wèn)題，是否還有一些資源配置上的問(wèn)題？你對(duì)建議做怎樣的設(shè)計(jì)效率會(huì)更高？
四方股份：近年來(lái)，各地紛紛推出了源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目的實(shí)施細(xì)則，已經(jīng)對(duì)綠電制氫園區(qū)的電網(wǎng)屬性提出了一般性要求，舉例來(lái)說(shuō)，如：
（1）綠電制氫一體化園區(qū)如果采用離網(wǎng)型設(shè)計(jì)，約束較少。但離網(wǎng)型一體化園區(qū)，必須自行解決系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，一方面有技術(shù)挑戰(zhàn)，另外一方面投資壓力很大。
（2）綠電制氫一體化園區(qū)如果采用并網(wǎng)型設(shè)計(jì)，需要配置儲(chǔ)能或者儲(chǔ)氫來(lái)平抑波動(dòng)，儲(chǔ)能建議考慮15%、4小時(shí)；儲(chǔ)氫如果能滿足4小時(shí)制氫要求，儲(chǔ)能配置可酌減；
（3）并網(wǎng)型一體化園區(qū)，總上網(wǎng)電量不超過(guò)20%，不允許下網(wǎng)；也有實(shí)際案例是允許瞬時(shí)下網(wǎng)40%，不允許上網(wǎng)。無(wú)論何種，可總結(jié)為上下網(wǎng)的總電量、瞬時(shí)電量是受限制的，根據(jù)各地的新能源消納形勢(shì)、系統(tǒng)穩(wěn)定裕度來(lái)確定。
從這些要求上我們可以看出，綠電制氫園區(qū)的電網(wǎng)屬性已經(jīng)逐步得到了重視。但我作為一名電力“學(xué)生”，可以從這些要求上感覺(jué)到電網(wǎng)企業(yè)對(duì)于綠電制氫“又愛(ài)又恨”的態(tài)度。這些要求其實(shí)提得很低，但是不提又不行。
在實(shí)踐中，隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的快速推進(jìn)，對(duì)于并網(wǎng)型一體化園區(qū)的并網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，如AGC、AVC、一次調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用等方面的要求，也會(huì)逐漸出現(xiàn)。我們講要重視綠電制氫項(xiàng)目的電網(wǎng)屬性，但是經(jīng)濟(jì)賬怎么算，如何來(lái)分?jǐn)?，需要有一個(gè)統(tǒng)籌。而作為對(duì)四方股份這樣的長(zhǎng)期服務(wù)于電網(wǎng)穩(wěn)定、安全的企業(yè)來(lái)說(shuō)，我們會(huì)時(shí)刻準(zhǔn)備著，提供最好的解決方案。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：如果從產(chǎn)品上看，無(wú)論從發(fā)電設(shè)備、輸變電設(shè)備、電解水設(shè)備、還是合成氨或醇化工技術(shù)都屬于成熟技術(shù)，為什么這些環(huán)節(jié)組合在一起會(huì)偏離預(yù)算？“電氫耦合”在技術(shù)上存在哪些瓶頸？
四方股份：首先還是一個(gè)系統(tǒng)集成問(wèn)題。目前在綠電制氫項(xiàng)目上，還存在著“能管集控”和“負(fù)控集控”兩種技術(shù)路線，如果我們能在綠電制氫項(xiàng)目的電網(wǎng)屬性上達(dá)成共識(shí)，那就很容易達(dá)到技術(shù)路線的統(tǒng)一。
綠電制氫項(xiàng)目，首先是電網(wǎng)上的一個(gè)能源平衡節(jié)點(diǎn)，然后才是氫化工負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，必須“能管”優(yōu)先，這樣才能發(fā)揮好綠電制氫項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)，即使在未來(lái)“同時(shí)性”綠證體系完善的時(shí)候，系統(tǒng)依然可以發(fā)揮重大的作用。
另外，還存在一些技術(shù)瓶頸需要突破，例如波動(dòng)電源制氫設(shè)備的壽命問(wèn)題，電解水制氫的效率進(jìn)一步提高，氫氣的本質(zhì)安全儲(chǔ)存和運(yùn)輸也面臨挑戰(zhàn)。同時(shí)，在面向電網(wǎng)時(shí)，電源裝備應(yīng)考慮接入點(diǎn)的系統(tǒng)強(qiáng)度和支撐需求，為電網(wǎng)提供主動(dòng)支撐，避免弱電網(wǎng)下的系統(tǒng)振蕩或電壓崩潰，或者充分考慮離網(wǎng)運(yùn)行下的電壓/頻率等穩(wěn)定性問(wèn)題，將氫和電的穩(wěn)定可靠從宏觀層面的結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層面的優(yōu)化運(yùn)行。
目前還缺乏完善的產(chǎn)業(yè)鏈及有效的協(xié)同，包括綠電的供應(yīng)、電解水制氫設(shè)備的制造、氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)都需要進(jìn)一步發(fā)展和協(xié)同，包括綠電的供應(yīng)、電解水制氫設(shè)備的制造、氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)都需要進(jìn)一步發(fā)展和協(xié)同。
盡管綠電成本在下降，但與傳統(tǒng)制氫方法相比，綠電制氫的成本仍然較高，導(dǎo)致項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上受到一定限制；市場(chǎng)需求不足。盡管氫氣作為清潔能源具有廣闊的應(yīng)用前景，但目前市場(chǎng)對(duì)氫氣的需求還相對(duì)較小，需要進(jìn)一步培育和擴(kuò)大市場(chǎng)需求。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：雖然上下游的基本上都是成熟產(chǎn)品，但整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈還不成熟，從算大賬到算小賬，讓綠氫不僅可以算大賬——提供電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)也可以算小賬——實(shí)現(xiàn)對(duì)灰氫的替代，需要技術(shù)降本和規(guī)模降本，但這需要政府對(duì)氫能的支持來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；^(guò)渡，您對(duì)發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè)的政策有哪些期待？
四方股份：我們是裝備制造企業(yè)，通常是學(xué)習(xí)和貫徹宏觀政策，所以這方面能夠貢獻(xiàn)的信息不多。從歷史上看，電力系統(tǒng)在2006年到2016年經(jīng)歷了大規(guī)模建設(shè)特高壓堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的十年，上馬了一大批當(dāng)時(shí)看都是體量很大的項(xiàng)目。如果我們確認(rèn)了綠電制氫項(xiàng)目的電網(wǎng)屬性，也許可以借鑒當(dāng)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)。
《產(chǎn)業(yè)觀察者》：謝謝您，這一點(diǎn)您和林今教授的觀點(diǎn)有相似之處，這個(gè)行業(yè)建立成功的商業(yè)模型很重要，也許政府集中力量可以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、資源調(diào)配和建立標(biāo)桿項(xiàng)目上發(fā)揮更大的作用。讓我們一起期待！
