数字储能网讯：5月24～26日，由工业和信息化部节能与综合利用司与国家能源局能源节约和科技装备司联合指导，中国化学与物理电源行业协会主办并联合240余家机构共同支持的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。
来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1011余家产业链供应链企业，5417位嘉宾参加了本届大会，其中245家企业展示了储能产品，可谓盛装出席，涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。
5月25日上午，上海电力大学教授赵晋斌受邀在温控系统及电气设备专场分享了主题报告，报告题目为《支持新型电力系统建设的绿氢应用关键技术路线及思考》。以下是报告主要内容：
赵晋斌：大家上午好！我和前面讲的报告不一样，他们更多从企业的眼光去看的，我更多从学科前沿的角度走的。我们电池储能也在做，包括电力电子，这是我们的专业。我们在技术上氢是未来几年的方向，因此我们在10年开始探讨电和氢耦合的情况。我今天的题目是支撑新型电力系统中的绿氢应用其中的关键技术和思考。
我这个内容在很多场合都讲了，我在不同的学会和战略会上做了介绍，其实内容是不断更新的，因为我们的成果在不断迭代，有很多内容很多人是第一次听。今天主要从4个方面介绍：
第一，新型电力系统中的关键技术。
第二，氢储能中长期的运行特性，这个和电化学储能很大的区别。
第三，网源荷储，现在我们是网源荷氢做了优化调度的模型，我们要知道怎么用才便宜，这是我们考虑的问题。
第四，结合现在的碳排放，我们说的碳流做了一个结合，我们把经济和技术做了比较好的尝试。
这个图大家看的比较清楚，这是目前电力系统和新型电力系统的区别，我们从电网侧，发输配送做了综合的考虑，大家听的比较多微电网，我们从源侧以前从火电逐步转到以新能源为主的，包括光伏风电为主的发电形态，这是发电侧。还有电网侧，我们主要是大电网和微网，部分配电网结合的多一些。还有用户侧，用户侧变化是最大的，以前我们纯粹是用电，我们有一些小的分布式电网或者分布是电源，从消费者变成了生产者。
分布式能源是未来发展的主要趋势。我们也要做电镀，以前是往源水荷动，现在反过来源网荷储一起互动，对调度提出了比较高的要求。还有最基本的大家关注的比较少，我们说的基础形态。这是我们现在做的相关研究，我们做了稳定性的分析，为什么说新能源接的越多对我们电网稳定性影响越来越大，以前稳定性的分析方法现在用不了的。现在大的电流器，所以这种原理性的东西需要从基础开始开展研究。
为什么做储能？光伏和风电接的越多对储能是利好的，我们知道主要是间歇性和不稳定性的，从时间尺度上讲也有很大的影响，做100%的精准预测是比较难的。在这样的情况下要解决新能源强随机性和波动性怎么做，我们一般考虑储能技术是比较好的东西。大家一看做的是电化学储能，我们说的动力电池用的比较多，我一直认为安全问题解决不了，为什么？因为它本身的特性就是要瞬间把电放出来，本身有活性的，让它做的很安全是可以的，做慢一点是可以的，但是往往对电化学储能有比较大的影响，所以我们要考虑不同储能的方式。
随着大规模高比例新能源接入之后我们要必须解决这个问题，怎么解决？那就是新型储能的提出，我们最终的目的就是要提高电力系统的负荷弹性，也就是变的更稳定，而且要有一定的冗余度做这个事情。我们就是发展新能源和多元储能配合的形式，所以我们专门提了多元储能，并不排除电化学储能，包括我们说的不同储能，包括电熔，现在越来越多的不同方式都可以利用起来。
我们怎么做，要解决这两个问题必须具备大规模，长周期，跨季节，为什么跨季节，我们为什么提出中长期储能的方式？这个电化学储能是比较难解决的，储能本身是充放，本身是没有电的。还有一个问题，时间长了之后整个电的消耗是比较大的，所以从经济上是不划算的。
我们在这个情况下考虑其他的方式，我们做了一个对比，从时间尺度上做了对比，大家可以看到这里有一张表，有分钟及以下的，我们用的超级电容器以及飞轮储能等等。还有一种分钟制，小时级的，这是用的电化学储能比较多了，包括钠硫等常规的储能方式。还有涉及到小时级及以上的这个一般是抽水蓄能，但是抽水蓄能会受地理的因素，还有压缩空气，这个都是受环境约束的。
还有一种光热发电，这个也不是想在什么地方接就可以接的。因此我们考虑氢的方式是比较灵活的，氢可以和电化学储能进行配合，这样可以解决多时间尺度下平衡的问题。我做了一个储能的对比，X轴是时间尺度，从分钟到季节，Y轴是容量的对比，也就是说在长周期，跨季节和大规模的情况下氢储能是比较好的选择方式。除了这个之外大家听了比较多的综合能源，氢和热的形式匹配起来比较好，还有可以用在新能源机车，还有氢能一些其他的原料。
大家知道新能源弃风弃光是比较多的，我们可以把绿电利用起来。我们做输出做预测随机性，再怎么预测也比较难，发的电多就充的多，对我的影响没有什么影响。我们解决方案就是用新能源制氢，只要能够存储就可以放出来，实际上这是中长期的优势。还有没有任何污染，这是做新能源最根本的方法。
我们做了一个交直流微网，这个大家看的比较多，风光大家用的比较多，我们用了一些电解槽，我们现在主要用氢电解槽，因为便宜，用固态的都可以，但是这个程度会比较高一点。但是氢总的效率相对比较低，如果把电磁氢气换电，这个效率是比较低的，但是要看电池从哪里来，如果这个电是弃风弃光的，这个电的成本是零了。
在这个情况下如果结合三联供这些情况，我们的效率可以提高60%-80%。如果和热结合起来，现在日本燃料电池可以把综合系统效率提高的更高。刚才我们说了三个技术，也没有非常多的，就是怎么制、怎么储、怎么用，这三个要针对起来就是电解槽储氢罐和燃料电池，这三个是耦合在一起的。
这三个有碱性电解槽，以及我们固态氧化物的，这里面各有优势，现在碱性电子槽用的比较多，很成熟，但是它唯一是效率低一点。固态的效率可以达到85%-100%的效率，现在技术还不太成熟，现在已经有了，大家已经开始做这个事情了，大家在上海小批量槽电解槽产是有的。还有氢换电，这是一个力过程。我们听的燃料电池比较多，在10几年前我做过燃料电池，是和日本的富士通，那个是8兆瓦的，当时是户用型，成本太贵，输出电压15伏。
成本太高了，因为我们整个大环境的影响，所以这块逐步被大家所认可，因此燃料电池和电解槽互相的结合起来，和我们的交通可以结合起来是比较好的，还有安全，放在家里是没有问题的。这是我们考虑的问题，储氢我稍微的过一下，储氢有业态，气态，固态，最好的是气态，用槽车就可以拉走了，而且氢不是电磁氢，以前很多是化工厂的副产品。我们会考虑不同的优势和劣势，要用的密度高成本就高一些，这个会随着时间的推移成本会逐步的降低。
还有运氢的这种方式，现在大家听的比较多，有一种管道的，把以前运油的部分加一些催化剂或者化学的制品，也可以长距离的进行运输，这样就解决了西电东送，通过特高压送，现在可以把气送过来。不管怎么说成本是比较大的，还有能量损耗比较大，我们做了一个对比用长管拖车的运输方式，它消耗了一半。其实电的损害也很大，为什么用特高压？特高压就是为了降低线路损耗，这实际上是如何去博弈的过程。
这是我们说的长管拖车目前成本太高，但是很灵活，可以到处送，这是比较灵活的方式。但是不管怎么说，管道输氢的方式是提到日程上来，我们也做了一些相关的市场工程，主要是解决新能源电如何消纳的问题。
第二个做中长周期，这跟我们常规的电化学储能最大的区别。单一储能向多元储能方面转变这是必然的，我们要在考虑到在周、月、跨季尺度下做一个应用。为什么我说电化学储能在中长期不行？因为自损耗率比较大，而且容量是受限的。另外蓄热蓄冷耗材比也很大，在这里面相对来说储存耗材比是接近于0的，所以效率是比较高。我们对比了不同氢发电的度电成本，这个涉及到能不能用，好不好去推广的问题。
还有氢在多方面进行利用，左上角有一个图我们利用新能源制氢，氢储罐，储罐完压缩，压缩完直接给车用。然后给电用，也可以做甲烷，做二氧化碳，二氧化碳可以转化成气甚至P2G的情况。还有跨季节，这是我们在文章中提出的东西，一年四季中氢在什么时候存的比较多？一般来说春天和秋天，春天、秋天气候比较事宜，对热和冷的要求比较低，这个时候可以把氢制好之后储存起来，蓝颜色的图是一个储氢的过程，但是到了冬天和夏天的时候可以制冷和制热，我们可以跨季节，把纯的氢利用掉，这是我们提出的跨季节的应用。
还有往哪里存，除了压缩之外还有地下岩穴，往里压缩，我们做了一个示意图，利用新能源制电，利用电解槽做氢，氢完之后做压缩，压缩完之后需要的时候通过燃料电池反馈到电网里面去。可以通过加氢站给车和气做补充，它的使用性是比较灵活的，我们就提出了能源的富裕季和枯水季的切换，这样我们可以通过氢实现比较好的发展，我们还做了一个对比，总的度电成本达到了1.876的数字。
大家也知道长时间储能的需求到底是什么？氢储能作为灵活吸收，长时间储能的优势主要体现在灵活、平衡、供需系统的稳定性，实际上把时间尺度拉长了，这个时候可以把问题比较好的解决掉，所以氢储能可以规模时间长，方式灵活，因此它具有这方面的一些优势。
这是我们做的4个场景的对比，最左边的图是经过仿真验证的。我们有两个网，一个电网，一个气网，分布式光伏用来制氢，氢从节点四开始往里输，这个是电网的连接，把电用来制氢，氢储能可以通过燃料电池需要的时候可以反馈到电网里面来，因此可以实现电流的平衡。
还有一种我们做了一个气网，通过电转甲烷的方式和气网之间形成耦合，我们综合能源氢是比较好的焦点，我们还做了一个图，利用富裕电量来反充电网，这是大家所遇到的，光伏接的越大电网质量越差，因为它会往上顶。顶到了一定程度就可以切，这个比较容易，因为我们的电网是没有办法预测的，所以就切掉。切掉之后我们就切断了，这个是做的比较多一点。我们就把这部分的光和电用起来，也平衡了电网的安全，提高了整个安全的预度。这是我们做了P2G场景的测算。
我们也做了综合能源园区，它的最终结果是春秋季的时候是比较好的，我们觉得没有任何问题。但是到了夏天电负荷比较高，因为空调用的比较多，到了今天热负荷需求大，因为要取暖。我们做了一些切换，从而比较好的达到目的和需求。我们又做了跨季节自储氢和燃气轮机的情况，利用风轮机之间的情况，最终的目的是解决能量的平衡。我们接的越多切的有越多，实际上是一种浪费，是很难再生的，这是不可能的，因为电用完就完了，在这种情况下我们用了存储的方式来实现它的转移。
还有利用氢储能在家庭里用的，这是我们代替了电磁，也就是为什么现在锂电池很难进家庭，我们做的很多都是用集装箱装在室外，因为它不安全，一旦起火这是根本不可能灭掉了，目前我们很多储能还是利用铅酸电池，进房间还是用铅酸，负责在室外可以接一些锂电，这是没有问题的。这个时候可以用储氢的方式实现电能和热能的交替。如果做成本很重要，因为我们做了度电化的成本，整个氢的成本要考虑电价，运维成本和设备成本，把所有的因素考虑进去，不是电价成本在里面占主要的，其实电相对来说是比较便宜的。
我们用了陆上风电、海上风电和光伏不同的电价做一个度电成本比较，大家可以看的出来我们的碱性电解槽和质子膜的电解槽，质子膜是非常好的，但是成本是比较高的，为什么？因为设备成本高，因此整个氢的成本就上升了。在这样的情况下如何降低设备上的成本，降低运维的成本，实际上是综合的评估。在这样的情况下可以预测到新能源的电会越来越便宜，因为容量越来越多。
我们设备成本也会越来越低，大家投入之后技术要解决掉。意味着氢的成本会逐步的下降，可以从技术和商业模式上一起做这个事情。这是我想的问题，我们知道气候影响会比较大，尤其是去年的时候四川水电没有了，发的电没有了，天还热，我们用了张图，电源端和负荷侧两头挤压，这样会造成没有办法解决，那个时候使电价上升的比较快，浙江达到10块钱一度电。这个时候再急也没有用，这个时候气象因素会产生，我们也在做一些极端天气下的影响，平常没有什么问题，甚至还有多的，但是在极端天气下有没了，在这样的情况下对整个系统产生很大的影响。
这个时候没有水，连续阴天会没有光，因为我的氢是一直在存的，是没有问题的，氢全部替代掉是不太可能的，但是足够多氢的容量是可以的，在这个情况下我们可以把氢作为比较好的资源利用起来，我们提出来以前新型电力系统的初期是保供，能够给一些能源通过新能源和煤电不同的提供。
还有一种可能后期防灾型的电力系统，这可能是以后的发展趋势，而且还有新能源要密切的结合起来。在自然灾害的时候我是可以做电源侧，提供一个备份的，提供一个紧急应用的。
在这样的情况下可以几年之内富于的电量都可以存起来，这个时候涉及到跨区域，我们可以通过时间尺度和空间尺度的转移，在很长时间，很宽距离里实现这样一种平衡，这样对电网的安全，对电网的稳定是比较好的手段。我们还可以利用综合能源，光有电是不行的，必须要有气和水，这个时候要实现电网和气网之间的融合，也是间接提高了整个电网的稳定性。
我们做了一些调度优化模型，现在大家也正在做，成果在逐步的体现出来，我们知道网源荷储和以前不一样，以前是单向的，从发电输、配、用单向走的，现在几乎没有这样的说法了，网源荷储已经完全互通了，已经耦合在一起了，我们叫作强耦合。耦合在一起怎么做？不同的侧考虑的问题不一样，我们会考虑整个电网的可靠性，这是由主网支撑的。我们的负荷侧考虑到调频调峰，甚至还有一些做惯量支撑，这是都有的。
在这样的情况下结合负荷侧，就是我们说的做一些预测，包括做一些调整，氢可以在里面起到非常重要的作用，氢可以在源侧，在负荷侧，在储能侧都可以起到一定的作用，相对来说它的灵活性更大一些。（108：07---120：26）
氢可以在不同的地方得到一些应用，不光是我们的电。当然电可能是我们主要的，我们可以通过电解水，就形成一个非常强的偶合关系。这里面我们怎么做？电源侧主要是制氢，还要解决氢从哪里来的问题，这个我们要尽可能的多制。
我们的电网侧可以利用储能的特性，实现我们整个调峰或者调频的一个主要的手段，达到一个稳定。我们的用户侧就不光要跟我们的电结合起来、还要跟我们的电、我们的热、我们的气形成一个多轮互补，这是不同的端口，不同的侧，我们说负荷侧、用户侧等等他要需要去达成的一个目标。
这里面还有我们说不同的模型在不同的情况下，可以实现我们新能源最大化，这是我们的控制策略，可以去实现的。我说尽可能的用新能源，或者是我的经济一定要好，第三个是我的安全性一定要好，这三个是互相不一样的，你要看你定的目标到底是什么。
这是我们做的容量配制，容量配制是最关键的，因为你要开始做，我们说的你要做电容，你要在哪里装多少，这是一个问题。这是我们当时去年我们专业的报刊上发了一篇文章，这个算做的比较早的，后来在英文上面都做了一些发表。这里面要解决两个问题，就是解决可靠性和经济性的问题，这两个是互相牵制的。可靠性的问题我们要解决什么问题？我们希望储能装配率越小越好，但储能小了就会对我的电芯质量和整体运行的性能没有提升，这是一个问题。还有一个就是我们的设备一定要存在一个效率和安全的限制，这是我们要去达成的目标，怎么来做？我制的氢的效率越高越好，燃煤电池耗氢的越少越好，这是相对应的。还有储氢，主要是考虑安全系数的问题，我一定要在安全的范围以内要把氢安全的运送出去。
这个就是另外一个经济性的问题了，经济性的问题主要是考虑到我的规模尺寸的问题，这里面对我们投资和长期运营有一个比较重要的影响。因为我们的节能是合理的这样的一个尺寸能够去有效的改善它的应用成本，这个我们是在英文的期刊上发表的相关的一些策略和思路。我们这里面要考虑什么东西？我们要设一些约束条件，你的功率平衡，投件容量，还有荷电的一个状态，还有最大漆光率。因此，我们现在考虑的问题是风光户部互补是最好的，光有风也不行，光也光也不行。风光互补是比较好的一种方式，在这个情况下，我要做它的容量互补，我的风接多少，光接多少，你要经过计算和经过我们的推算你才能够去得出来。因为我们知道风光互补可以降低它的波动性，我们可以把它输出拉平，这是可以降低氢储能运行的压力。
第二个就是我们说的要从需求侧的响应，这个跟我们负荷侧响应是一样的。实际上我们主要的目的是什么？就是让我的发电和负荷之间的差异值是最小的。其实说白了，也是一个平衡。如果这两个都能够实现平衡，氢储能和风光互补在我们负荷侧就做响应的结合，从硬件和软件上都有一个互相配合的过程。
这个是我们做了一些方案的对比，从成本上面我们来考虑，这个时候我们把风光需求响应和氢的成本都放进去了以后考虑的这样的一个成本，目前来说方案六，大家有兴趣可以看一下我们去年发表的一些文章，这是比较详细的推导。
这个图是什么？这个图大家可以看到，就是我刚刚说的春夏秋冬的图，一年四季春夏秋冬，我们这里氢储能是有绿色的负荷曲线，为什么我们说我们在斜角的图我们是清楚的，是负的，我们是在制氢的过程中，我们负荷很少吗？我们的风和光多，我就把它制氢，氢的负荷比较小，氢完全是轻的过程。到了我们斜对角的时候，就要把氢要把前面储的氢用起来了，我们最终的目标是实现我的负荷平衡，这个就是把我不够的电用轻易来顶，这是我们的一个相关的结论。
这里面可以通过氢储能提供跨季节利用，我们一直在提中长期的利用。还有一个可以提高再生能源的利用率，降低它的一些波动性的影响，这是没问题的。因为我们说了，它可以做像积分一样的，我多就多生产，少电就少生产，没有任何的负担。不像我们有一些负荷必须要达到一个稳定值才可以的，这样的话，我们这样做起来还可以降低我整个的储能成本，取它最优的一个经济性。
这个是我们在做的过程中，我们后来也发了一篇文章，我们怎么制氢，怎么制的好。我们知道光伏制氢是最好的，现在的电压越来越高，1500伏。那我们电解槽也可以这样做，光伏是有阵列的，我的电解槽也可以按照阵列的形式来做，只有我在每一个阵列给它对应起来，你发的多我就投的多，我可以跟它做一个动态的调整。这样的话，而且我是直接偶合式的，我中间不用加CER的，CER会影响偶合的降低效率，还提升它稳定的影响。在这个情况下，我们就做了直接偶合的系统，把我的光伏和电源直接对接起来，我利用我的光，我在这个形成下，我的电解槽我们也做了MPPT，你需要什么我的电解槽投的数量多一点，我可以获得一个最大的效率，这是我们发电的曲线，跟我们电解槽投入的一个曲线。这样的话，我们的经济成本就可以控制在比较小的范围以内。
好，我们后面说这是我们尝试去做的，因为碳流的问题刚刚提出来就是我们说的碳排放这个东西。因为这个是经济上的问题，我们的技术和经济怎么融合。我们现在做了零排放，其实3060给我们一个新能源提供了非常好的机会，也是给我们好的背景。在这种情况下，我们要考虑零碳排放其实就两种途径，要么就是节能降耗，要么就是大量的利用新能源，其他的东西没了。好，那在这个情况下，我们就考虑零碳排放的问题，我们今天讲的主要是这个，我们还在做建筑里面的光储值，这个是我们一直在做的，这个和我们的新能源结合的是最好的。里面我们通过电氢电这样的一个转化的过程来实现，尽可能的实现这个目标。你说完全的零碳是不太可能的，但是基本的零碳是可以实现的。当然，你说我的容量现在多了，零碳肯定是没问题的。这里面我们在做零碳排放的时候，电能和氢能之间的转换我觉得是一个比较关键的技术。还有一个，我们可以通过它们的利用有的提升我们必网的品质，这个就是我们降低的间接性的问题。
在这里其实现在已经有很多的项目在逐步的推，包括去年中国也成立了氢的专委会，这个可能已经会逐步的把氢作为储能的一种比较有效的方式来展开工程应用或者是研究。这个就是我们说的氢是一种比较高效的做法，这可能也是一个问题，我们以前说的都是通过化学，作为一个副产品，氢以前都不要的，氢往哪里放，以前都不用。现在就把氢从化工厂逐步的开始到我们的电制氢的情况，我们以后可能还要考虑不同的制氢的技术，包括我们说提升我们制氢的效率，降低我们制氢的成本等等的都有的。
还有一个通过其他的方式来制氢，这个跟我的专业不太相关，因为我们通过这样的一个检索是觉得现在这个大家也在逐步的去尝试。这个就是我们说的另外一种，它有多种形式，我一直说它是电器热的一个重要流，是把不同三个方式偶合进去了，给我们提供了非常好的空间。这里边我们当时讨论的是模式一，这是我们在电网、气网和热网之间到底如何来实现之间的切换，我们这里面以氢能的方式来储能，然后去产生电量和热量。还有氢气和二氧化碳，氢和二氧化碳可以生成甲烷，这样的话，可以把它变成天然气，也可以把它变成热，它完全是一个闭环的情况，所以它利用起来效率会比较高一些。
这是我们又做了一组测试，我刚刚碳排放量放进来，我们这个表大家可以看一下，因为这里面我们做了一个电氢储能和纯粹电储能之间的一个对比，我们做了1234的对比，我是通过买方和卖方，这个加上了经济上的模型。里面我们的节能是什么？碳排放量，在市场上买方和卖方的情况下，我实际上都获得了一个降低，我分别可以降低8.2%和7.3%，我们这个内容在近期会在期刊论文上发表出来。
这是我们尝试的做了一下，我们做了一个工程，左下角有一个电解槽的情况，我们当时用的是碱器电解槽，这个跟某大学做了一个工程，这主要是做实验和验证的。我们现在已经正在调试，可能在近期会投入一些实验的运行。这是我们做了一个图，我们整个的中控图，也可以进行协调，这里面也有氢相关的一些应用。我当时做了一个图，按照我的理解做了一个技术路线图，电解器的研究主要考虑的就是可再生能源的气电制氢，这里面分成光伏，有直接耦合的和间接偶合的方式，还有风光制氢，你要考虑到规划的问题，还有海上风电偶合制氢，这个可能还要天然气。因为我们现在正好在做海上风电的一些预演，以后还要考虑海上风电，因为深远海，我们的风机越来越大，容量越来越大，我可以利用这些电，我把气可以运上岸。现在鞣质送上电成本太高了，我们现在考虑不同的应用的场景。
还有就是我们说的氢能的多元化利用，可通过热电联产实现切换。还有一组就是我们说的氢负荷的需求，这就是我们讲的到哪里建加氢站，现在可能机卡用的比较多，还有跟家庭用的，我们考虑家庭有燃起管道，看能不能跟这个结合起来，这样的话跟氢的使用场景实际上就会比较多。
来源：中国储能网
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