氢能产业发展与技术丛书 电氢耦合技术及商业模式

近年来，我国氢能产业进入了快速发展期，氢能与电力系统源网荷各环节耦合发展，将为新型电力系统的安全稳定运行提供有效支撑。在此背景下，本书全面梳理了新型电力系统和国内外氢能产业发展现状，系统分析了电氢耦合关键技术及典型应用场景，重点介绍了电氢耦合规划配置技术和运行控制技术，提出了支撑新型电力系统的氢能发展路径和电氢耦合商业模式，为电氢耦合技术的推广应用提供了理论基础和重要参考。
本书具有系统性、全面性、实用性的特点，可供对电氢耦合技术及商业模式感兴趣的研究人员阅读，也可供高校新能源科学与工程等相关专业的研究生参考使用。

中国电力企业联合会氢能分会是中电联的分支机构，经中电联理事会批准设立。分会是电力行业氢能领域资源共享、沟通交流、开放合作的非营利公益性服务平台，以促进氢电协同发展为主要目标，广泛吸纳电力、石化、冶金、氢能装备等行业的企事业单位参与。分会促进会员合作交流，促进氢能产业发展，促进氢电协同发展，助力行业低碳转型并实现高质量发展。,高克利，中国电力科学研究院有限公司院长，教授级工程师，担任中电联氢能分会副会长、中国电机工程学会氢能技术专委会副主任委员、全国电氢耦合技术创新联合体副理事长，长期从事高电压技术、输变电技术、电氢耦合技术研究，牵头中国电力科学研究院长线攻关项目“电氢耦合综合能源技术研究与系统研发”，参与国家2030智能电网重大项目、“十四五”国家智能电网重大专项规划，主持的科研项目获省部级科技进步奖10余项，具备丰富的技术经验与很高的影响力。

目录
丛书序
前 言
第1 章 概述 1
1.1 电氢耦合的技术背景 1
1.2 电氢耦合的现状及发展趋势 4
1.2.1 全球电氢耦合的现状及发展趋势 5
1.2.2 中国电氢耦合的现状及发展趋势 9
1.3 电氢耦合在新型电力系统中的作用 13
1.3.1 促进可再生能源消纳 13
1.3.2 实现电能跨季节长周期大规模存储 14
1.3.3 为新型电力系统提供灵活调节手段 15
1.3.4 拓展电能综合利用途径 15
1.4 电氢耦合典型应用场景 16
1.4.1 电源侧场景 16
1.4.2 电网侧场景 20
1.4.3 负荷侧场景 22
第2 章 电氢耦合关键技术 26
2.1 宽范围波动性可再生能源电制氢技术 26
2.1.1 大容量制氢变换器 26
2.1.2 宽范围碱性电解制氢 36
2.1.3 适应波动性的质子交换膜制氢 42
2.1.4 高温固体氧化物制氢 48
2.2 储氢技术 52
2.2.1 气态储氢技术 52
2.2.2 液态储氢技术 55
2.2.3 固态储氢技术 59
2.3 氢能发电技术 61
2.3.1 燃料电池发电 61
2.3.2 纯氢/掺氢发电 67
2.3.3 燃煤掺氨发电 75
第3 章 电氢耦合规划与运行控制技术 81
3.1 可再生能源制氢规划配置 81
3.1.1 可再生能源电制氢余电上网场景 81
3.1.2 可再生能源与网电联合制氢场景 86
3.1.3 可再生能源与网电联合制氢 + 余电上网场景 90
3.1.4 可再生能源离网制氢场景 94
3.2 分布式电氢耦合能源站规划配置 98
3.3 可再生能源制氢运行控制策略 102
3.3.1 可再生能源交流汇集并网制氢场景 102
3.3.2 可再生能源直流汇集并网制氢场景 110
3.3.3 可再生能源离网制氢场景 119
3.4 电解制氢参与电网频率响应控制策略 123
3.5 电氢耦合微能网协同管控方法 129
第4 章 电氢耦合发展路径 144
4.1 氢能发展预测 144
4.1.1 氢需求影响因素分析 144
4.1.2 氢需求预测原理与建模 146
4.1.3 中国氢能发展布局 148
4.2 输电与输氢模式分析 152
4.2.1 远距离输氢及运行特性 152
4.2.2 高压输电及其运行特性 154
4.2.3 电氢协同跨区平衡优化 155
4.3 氢能参与长周期储能分析 156
4.3.1 新能源电力系统长周期平衡需求 156
4.3.2 电氢协同长周期储能机制与建模 161
4.3.3 基于氢能的长周期储能规划方法 164
4.4 支撑新型电力系统的氢能发展路径 168
4.4.1 氢能系统演化动力学机制 168
4.4.2 新型电力系统电氢协同价值分析 171
4.4.3 电氢协同发展策略 178
第5 章 电氢耦合商业模式 182
5.1 电氢耦合商业价值场景分析 182
5.1.1 电氢耦合的功率调节及储能特性 182
5.1.2 功率调节的电力系统商业价值分析 183
5.2 电氢耦合面向电力系统的商业模式 187
5.2.1 电源侧商业模式 187
5.2.2 电网侧商业模式 189
5.2.3 用户侧商业模式 191
5.2.4 源网荷储一体化项目的模式分析 197
5.3 电氢耦合商业模式投资效益分析 202
5.3.1 集中式电制氢项目投资成本及效益评估 202
5.3.2 分布式电制氢项目投资成本及效益评估 208
5.3.3 电氢耦合类项目市场开发前景及趋势 216
第6 章 电氢耦合示范应用案例 222
6.1 国内电氢耦合典型示范工程 222
6.1.1 六安兆瓦级氢能综合利用站示范工程 222
6.1.2 宁波慈溪电氢耦合直流微电网示范工程 225
6.1.3 台州大陈海岛氢能综合利用示范工程 226
6.1.4 杭州亚运低碳氢能园区示范工程 228
6.1.5 丽水缙云水氢生物质零碳示范工程 229
6.2 国外电氢耦合典型示范项目 230
6.2.1 美国Wind2H2 可再生能源制氢示范项目 230
6.2.2 日本FH2R 可再生能源制氢示范项目 231
6.2.3 欧盟INGRID 氢储能示范项目 232
6.2.4 法国Hyflexpower 氢燃气轮机示范项目 233
6.2.5 澳大利亚HyP SA 天然气掺氢输送示范项目 234
参考文献 235