清洁能源制绿氢 氢电耦合提效能

2月14日一早，在国家电网浙江丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程基地内，以生物天然气为燃料烹饪的早餐被端上餐桌，生物质堆场里的氢能叉车开始了一天的装卸工作……2022年10月31日投运以来，该示范工程已产出生物天然气近1000立方米，产出氢气约1万立方米。基地的生产生活用能全部来自于此。

在“双碳”目标下，清洁低碳成为能源发展的主旋律。丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程是丽水全域零碳能源互联网综合示范工程的重点场景之一，也是国家电网有限公司首批4个绿氢工程之一。该示范工程依托当地资源禀赋，构建“绿电-绿氢-生物质”等多种绿色能源一体化的能源综合利用系统，通过机制创新，唤醒沉睡资源、激活绿色潜质，打造了乡村场景下绿氢产制及跨界应用的氢电耦合示范样板。

(资料图片仅供参考)

深挖可再生能源资源绿氢发展有底气

2月7日，缙云县的茭白种植户李卫东早早赶到农田为春播做准备。“去年茭白卖了个好价钱，以前只能废弃焚烧的茭白秸秆也卖钱了。今年我打算扩大种植规模。”李卫东说。茭白秸秆能创收，正是因为有了丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程。这些废弃的秸秆被送到示范基地粉碎，再投入沼气发生装置就可以产制沼气。

丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程采用质子交换膜技术，利用小水电资源和分布式光伏发电设备制备零排放无污染的绿氢。这些绿氢一部分用来满足交通和工业用能需求，另一部分用来固定沼气中的二氧化碳，使沼气中的甲烷占比进一步提高，成为生物天然气并输送至周边客户使用，满足乡村的清洁用能需求。

缙云县有丰富的茭白秸秆、鸭粪等生物质资源。同时，九山半水半分田的地貌让区域内水能和太阳能资源丰富。丽水现有水电站800余座，装机容量占浙江水电总装机容量的46%。针对这些资源禀赋，丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程打造了包括水（光）电制氢、沼气加氢脱碳、建筑热电联供等模块在内的技术示范。

示范工程还配有储氢系统、甲烷化单元生物天然气系统、高温燃料电池系统及新能源车辆加氢系统，可促进富余水电就地消纳，提高厨余废弃物与沼气资源的循环利用效率，实现绿电制氢、沼气加氢制生物天然气、低压储氢、车网灵活联动。

加强核心技术研发绿氢应用更高效

1月31日，在丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程基地值班室，运维人员张宁结束了夜间值班，走进休息室准备洗漱。休息室中的热水不用电、不用气，而是利用热回收系统加热而来。

“目前，基地每周投放一次生物质资源。这些生物质资源以缙云县供电公司上湖基地食堂的厨余垃圾和从当地收集的农业废料为主，再按一定比例投入沼气发生装置。”张宁介绍。

生物质资源蜕变为清洁能源，关键在于利用好甲烷。甲烷是沼气和生物天然气中的主要有效物质。“以往利用生物质发酵产生的沼气中，甲烷的占比只有55%左右，其余大部分为二氧化碳。示范工程利用全国首台沼气+氢甲烷化设备，让氢气与沼气中的二氧化碳反应生成甲烷，将沼气中甲烷的提取量提高至95%以上，实现农村废弃生物质资源循环利用。”浙江电力科学研究院科技研发中心李志浩介绍。示范基地内的沼气发生装置每天可额定处理0.8吨废弃生物质资源，沼气产量可达每天60立方米，每月能够减少0.18吨二氧化碳排放。

甲烷化过程为强放热反应，通过余热回收系统，该过程释放的热量能够为民宿、酒店、基地等场所提供热水。同时，生物质原料发酵过程中产生的沼渣、沼液可作为有机肥，实现农村生物质资源循环利用。

“除了食宿，基地内氢能叉车的燃料也是氢气，我们已经提早过上了‘零碳’生活。”张宁说。基地有两台载重3.5吨的氢能叉车，相比燃油叉车，每台叉车每天可减少约0.15吨二氧化碳排放。

实现监控评估分析功能绿氢管理更精细

“氢电耦合能量管理系统启动完成，供能策略选择经济供能模式。”2月1日，丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程的基地运维人员打开氢电耦合能量管理系统，根据系统提供的计划曲线，从低碳供能、高效供能、经济供能、可靠供能4种模式中选择了合适的供能策略，一键启动氢能站设备。

2022年11月，氢电耦合能量管理系统在丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程基地上线运行。该系统兼备多元能源全景监控、能量管理、能效管控、运行评估、能流碳流分析等功能。

氢电耦合能量管理系统能够统计分析示范基地内能源数据、氢能利用数据和节能减排数据等，计算区域能源总体供给和消费情况，完成实时供需分析。该系统以预测负荷为基础，为能量管理策略提供依据。

此外，氢电耦合能量管理系统基于数据驱动与深度学习建立水电、负荷短期预测模型，结合气象参数、水电机外特性、水电功率、负荷功率分析，提供24小时至7天内粗粒度的水电与负荷预测功率，实现示范工程安全运行与综合能效最大化。

“丽水缙云水光氢生物质近零碳示范工程在实现农村地区可再生能源就地消纳的同时，兼顾农村废弃物循环利用，真正意义上做到了能源制、产、用全过程零碳。”国网浙江省电力有限公司科技部相关人员介绍，工程将推进农业绿色发展，促进我国可再生能源产业健康发展。

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