在中国燃料电池产业聚集地——广东省佛山市南海区仙湖氢谷，全国首个以氢能研究为主的省级重点实验室——仙湖实验室正在牵头研发氢氨融合新能源技术。由于氢能产业链上下游企业的不断进驻、科研基地的持续扩展，仙湖氢谷一年用电量达409万千瓦时。
90千米外的广州南沙小虎岛电氢智慧能源站，密布的管网、蓄水罐和储气罐、各种压力表，形成一种简约、整洁的工业之美。一年前，中国南方电网有限责任公司在这里首次实现了固态氢能并网发电，绿电与绿氢灵活转换，标志着氢能在电力系统中的应用迈入了一个新的阶段。
“双碳”目标提出以来，氢能产业被赋予新的历史使命，未来将助力实现工业、交通、建筑和发电部门等重点领域的深度脱碳，成为非化石能源有效接替化石能源的关键“助手”。除了提供高效供电服务，南方电网以科技创新为抓手，持续探索发展先进高效电解制氢、高安全储氢、氢能多元化应用等，开拓电氢协同研发新方向，带动产业链上下游企业协同发展，在氢能赛道向“新”求“质”。
开展电氢协同技术研发布局
在全国首个电氢智慧能源站——小虎岛电氢智慧能源站，一辆氢能应急电源车缓缓停在加氢机旁，进行充氢作业。这是由南方电网广东广州供电局研发的国内首台基于固态储氢技术的氢能应急电源车。
“氢能应急电源车具有环境友好、供电时间长、响应速度快等特点，可提供应急保供电、不停电检修等服务。”广州供电局电氢协同技术攻关团队技术专家黄旭锐介绍，氢能应急电源车最高额定发电功率可达200千瓦，运行过程中排放物只有水，实现100%绿色低碳用能，目前已成功开展了多次现场保供电作业。此外，应用了固态储氢技术后，氢能应急电源车储氢压力仅有3兆帕，是高压气态储氢的氢能应急电源车的十分之一，安全性大幅提升。
氢能应急发电不但为用户提供了灵活机动的绿色电力服务，也是南方电网在电氢协同领域科技创新的又一次实践探索。
电氢协同互动是构建新型电力系统、助力新型能源体系建设的新路径。新能源发电多的时候，可以通过“电—氢”转化，制成氢存起来；等到新能源发电不足时，再通过“氢—电”转化，进行电能供应。无论是电解槽，还是燃料电池，都具备启动时间短、调节速率快、调节范围宽的特点，对电网来说是很好的灵活性调节资源。
聚焦氢能在能源电力领域的应用，近年来，南方电网成立氢能源研究中心，开展电氢协同领域技术攻关、示范工程建设、创新平台构建，一系列科研成果不仅提高了电解水制氢的效率，还为氢能的大规模应用奠定了基础。
如今，依托国家重点研发项目，氢能源研究中心正面向用户的氢、电、热综合需求和电网调峰，开展技术研发布局和产业应用，做到既能向上主动支撑电网，又能向下联通用户，实现氢热电联供，满足用户多样化的用能需求。“我们希望，该项研究成果和创新应用场景能提高超大型城市电网的灵活调节能力，加速推动涵盖‘电—氢’互动的新型电力系统建设，为适应未来新能源的接入与消纳，以及绿氢的供给提供‘南网方案’。”氢能源研究中心副总经理潘军表示。
加强电氢产学研用联合
近日，广东省发展改革委等部门印发《广东省加快氢能产业创新发展的意见》，提出“大力发展电解水制氢”“积极开展储能领域示范应用”“拓展氢能在发电领域示范应用”。
目前，广东省氢能产业总体发展水平处于全国领先地位。南方电网从发展电解水制氢、探索可再生能源发电与氢储能一体化应用、保障重点氢能产业电力供应等方面，助力广东省加快氢能产业创新发展，融入和服务广东高质量发展。
电解水制氢技术持续突破。南方电网牵头承担的“固体氧化物电解水蒸汽制氢系统与电解堆技术”国家重点研发计划项目，拟攻克大功率、高效率、长寿命固体氧化物电解池制氢（SOEC）成套技术，缩小国内SOEC技术装备在功率、寿命、集成度方面与国外的差距，为氢能产业发展夯实基础。目前，氢能源研究中心已经成为在固体氧化物电池（SOC）领域有影响力的科研单位，尤其是在SOC模组、系统集成与控制方面有深厚技术积累，相关研究和示范得到SOC领域同行认可。
积极探索可再生能源发电与氢储能相结合的应用模式。南方电网建成的小虎岛电氢智慧能源站，耦合了光伏发电、电解水制氢、固态储氢、燃料电池、兼备加氢和卸氢等元素，具备电网削峰填谷、储能发电、应急备用、对外供氢等功能，在国内首次实现固态氢能并网发电，为可再生能源发电与氢储能一体化应用提供了“南网范本”。
加强产学研用联合，推动氢能行业高质量发展。南方电网不断扩大科研“朋友圈”，与国内外多个顶尖科研院校、研究机构及公司建立长期合作关系，围绕氢能等领域探索打造一批产业创新研发中心。2023年，南方电网广东电网有限责任公司联合高校、研究机构及头部企业共同组建“国家能源电氢协同低碳技术研发中心”，重点围绕高效电解制氢、高安全储氢、电氢灵活转换及氢能综合利用等“卡脖子”问题，开展核心技术攻关、标杆示范工程建设、电氢协同标准制定等工作。此外，南方电网以电氢协同支撑构建新型电力系统的场景需要，带动氢能产业链上下游相关企业共同发展。
实现氢能“叫好又叫座”
2023年3月，由南方电网云南电网有限责任公司主导建设的氢储能综合运用示范工程建成投运，国内首次实现低压固态合金储氢技术在电网的运用。“让氢气在低压常温状态下把能源储存起来，即使光伏发出的电量有波动，也不会对电网造成冲击，这就是我们这个示范工程的意义。”云南电力科学研究院氢储能项目负责人郑欣介绍。
郑欣认为，可再生能源目前最主要的利用形式是发电，所以氢能和可再生能源的结合，必须通过电网和电力来实现。在结合的过程中，可再生能源通过电解水转化为氢，电解水必须能够和电网、可再生能源实现协调互动。要实现电氢有效互动，制氢成本下降、储氢安全可靠和氢能综合利用是关键。
如何降低氢能在制作、运输和加氢方面的成本，使氢能“叫好又叫座”？氢能源研究中心技术总监区定容表示，就氢能发展的现有阶段来讲，要通过不断的技术创新，研发先进制氢技术，来提高制氢效率、降低成本。加强基础设施建设，建设分布式制氢加氢站，减少氢气的长距离运输，降低运输成本。氢能终端规模化应用，设备批量化生产，发挥规模化经济效益都是降低成本的有效方式。
“目前我们已瞄准细分方向，加强卡脖子技术的攻关，大力推动关键零部件的国产化替代。同时，加强商业模式的研究，继续深挖电网企业的核心需求场景，围绕产品装备、检测服务、投资运营等方面推动产业孵化，加快发展新质生产力。”潘军表示。
