近日，我国首套自主研发的百千瓦级电氢双向转换装置在广州南沙投运，在国内率先通过一套装置完成制氢和发电，实现了电氢双向高效可靠转换，标志着我国可逆固体氧化物电池技术从“实验室”走向了“示范应用”。
“电-氢”“氢-电”分分钟可切换
电氢双向转换装置位于南沙区小虎岛的电氢智慧能源站。从外观上看，纵横交错的“钢管森林”旁，矗立着三个银灰色集装箱，以及一个小型储氢罐。
看似简单的布局，其实内有乾坤。研发单位南方电网广东广州供电局介绍，该装置集制氢与发电功能于一体：当需要制氢时，装置通过高温电解水制取氢气，将这些氢气收集到储氢罐，可随时向站内供氢；当一键切换成燃料电池模式后，可将储氢罐内的氢气输送回装置，通过电化学反应按需发电并网。电和氢的整个转换过程达到分钟级。
广州供电局氢能源研究中心杨怡萍介绍：“目前，通过对大功率可逆固体氧化物电池技术的突破，装置的系统电解制氢功率已达100千瓦，平均每三度电可制一立方氢，相比传统电解水制氢技术的效率提升了20%-30%，尾气循环利用下发电效率可达60%。”
用电低谷“电-氢”，用电高峰“氢-电”
“电-氢”和“氢-电”的高效、双向转化有什么作用？广州供电局氢能源研究中心区定容说：“该装置可以作为储能设备，在用电低谷时将富余的绿色电能用来制氢，并储存起来，有助于大湾区风电等新能源的大规模就近消纳。在用电高峰时，以及各类应急情况下，将储存的氢气用来发电，实现电力供应更加安全可靠、绿色低碳。”
该装置的另一重作用则体现在选址上。“化工企业脱碳需要大量使用氢，我们的装置选在南沙区化工企业集聚的小虎岛，也是考虑到未来的用户需求。同时，我们和南沙区展开合作，打造国际领先的电氢融合特色示范。”广州供电局氢能源研究中心副总经理潘军说，装置未来可为交通、工业等行业提供氢气，助力各行业深度脱碳。
材料到系统全面国产化，量产成本还能降
“这套装置实现了从材料到系统的全面国产化。”杨怡萍说。记者了解到，该装置主要使用的材料是陶瓷，不需要用到成本高昂的稀有金属，未来如果量产，成本有望降到三分之一。目前需要在示范应用中，进一步了解高温转化的可靠性，以及两种模式频繁切换对装置寿命的影响。
“作为小型、分布式的能源生产单元，未来通过模块化叠加组合，装置的制氢与发电功率可达到兆瓦级。”据了解，这套电氢转换装置处于国际先进、国内领先水平，预计到“十五五”期间，该技术将进一步应用于冶金、化工等行业领域，电氢转换规模将提升百倍，拓展到万千瓦级。
广州供电局副总经理龙云认为，通过“电-氢”转换，全社会用氢客户可以直接或间接地成为用电客户，以绿氢为途径，既能大幅增加电网消纳新能源的能力，也能进一步提高电能在终端能源消费的比重，最终支撑实现碳达峰、碳中和。
据预测，到2060年我国氢能消费规模将达到近8600万吨，产业规模将达到4.6万亿元。广州供电局将加快突破电氢协同核心技术瓶颈，以电氢协同支撑构建新型电力系统，带动氢能产业链上下游相关企业共同发展。同时，加强商业模式的研究，推动产业孵化以加快发展新质生产力。
文/广州日报新花城记者：李天研 通讯员：黄欣然、黄旭锐
图/广州日报新花城记者：骆昌威 通讯员：黄欣然、黄旭锐
