■陈春好

　　临近年末，冬季的寒意难掩缙云麻鸭生意的红火。走进丽水缙云当地最大的麻鸭养殖场，养殖人员正忙着收集鸭笼里的鸭蛋，而鸭粪则通过眼球、鼻腔刷着更猛烈的存在感。

　　在不久的将来，这一“有味”的乡村原料将被运至丽水缙云水氢生物质近零碳示范工程基地，与基地产制的绿氢发生化学反应，继而变废为宝，为乡村提供清洁高效能源。

　　今天就带大家“碳碳”这一乡村氢能工程。

　　为何要选址浙西南山区开展氢电耦合实践？

　　当下，全球能源产业正经历着以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源变革。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源，越来越被多国重视。例如，在今年屡次被吐槽因“环保”频上热搜的东京奥运会上，氢能就悄悄扮演了重要角色，它既是圣火燃料也是奥运村的主要能源。

　　那么在“双碳”背景下，中国乡村该如何搭上氢能发展的班车？丽水缙云水氢生物质近零碳示范工程尝试着给出一种解题思路。

　　该工程是国网浙江电力着力推进的浙江省四大氢电耦合示范项目之一，也是国内首个基于乡村场景的水—光—氢—生物质综合利用示范工程。工程选址丽水市缙云县，正是基于当地乡村丰富的清洁能源资源和生物质资源。

　　缙云县地处浙西南山区，丰富的水电、光电资源为绿氢生产提供了得天独厚的条件。同时，缙云县是远近闻名的中国“茭白之乡”“麻鸭之乡”，通过世代劳作与改进，当地形成了独特的茭白麻鸭共生模式，该模式更是跻身第六批中国重要农业文化遗产新增名录。每年农牧业生产活动产生的大量废弃茭白秸秆和鸭粪，可以提供丰富的沼气原料，为氢气与二氧化碳的甲烷化碳捕集技术提供验证的可能性。

　　“氢能+茭鸭共生”化学反应如何发生？

　　缙云水氢生物质近零碳示范工程试图构建“水（光）电制氢—储氢—沼气碳氢甲烷化—燃料电池热电联供/燃料电池汽车加氢站”一体化的一个能源互联互动、高效管理的综合利用系统。在这个系统里，乡村富余的可再生资源既能作为“电源”被直接消纳，又能转换成“电池”存储运输供后续使用，为可再生资源的灵活高效利用作出新的尝试和探索。

　　首先是绿电制氢环节，利用当地余量水电与屋顶光伏发电进行电解水制氢，将“弃能”转换成“氢能”。

　　生成的一部分氢气储存在储氢罐，这些氢能“电池”将运输到各地供后续交通、工业、建筑等领域使用，从而实现富余的可再生能源由“弃能”转换成“氢能”使用。

　　另一部分氢气则直接进入甲烷化装置，与净化后的沼气（秸秆、鸭粪等发酵产生）发生反应，将沼气中占比近五成中的绝大部分二氧化碳转化为甲烷，产生天然气，然后通过天然气管网输送给用户，用于农村供暖、厨房用能等。这一甲烷化过程能将沼气的能效利用率从原本的55%左右提升到85%以上。

　　同时，甲烷化过程为强放热反应，该过程释放的热量可以加热冷却水供为电解水制氢单元所用，多余的低品质热能还能用于和沼气生产过程的保温单元加热，从而实现了能量的高效转换与梯级利用。

　　未来将催生出什么化学效果？

　　助力乡村“碳中和”，为茭农、鸭农提供新的创收路径。

　　每年6~10月是当地茭白成熟的季节，茭白大批量上市的同时也留下产生了大量的茭白秸秆。由于茭白秸秆质地坚硬，喂牲畜、堆肥还田都不合适，当地农户往往只能一烧了之。焚烧秸秆又会产生大量浓烟，严重污染大气环境。

　　缙云水氢生物质近零碳示范工程建成后，将彻底解决废弃的茭白秸秆的去处问题，将被重新利用。养殖场里成堆的鸭粪也将变身成“香饽饽”，不仅可以减少二氧化碳排放，还可以为当地茭农、鸭农增加创收路径。

　　为乡村提供清洁高效能源，进一步降低农户的用能成本。缙云乡村主要用能为电和煤气，其中煤气又主要以罐装煤气的方式被大量使用。相较于煤气，天然气的成本更低。

　　缙云水氢生物质近零碳示范工程研制采用全国首台套基于沼气加氢的甲烷化设备，可以生成生物质天然气，可以为乡村提供清洁高效能源，进一步降低农民的用能成本，同时解决氢气难以存储和直接利用的难题，为灵活性跨时空储能提供新思路，同时也为乡村提供清洁高效能源，进一步降低农民的用能成本。加快能源管理技术创新，助力打造新型电力系统山区特色样板。

　　在氢电耦合基础上，缙云水氢生物质近零碳示范工程首创性地建立了电（水电、光电）—气（氢气、沼气）—热（热电联供）三网耦合，实现光伏发电、燃料电池、热电联供、制氢储氢等能源互联互动、高效管理，为后续实现与电网的灵活互动提供基础。

　　不久的将来，以余量水电与屋顶光伏为能源，采用电解技术生产氢气，并通过灵活储氢的方式，最终实现富余水电、光伏就地消纳，农村废弃物循环利用的缙云水氢生物质近零碳示范工程，将成为电氢生物质协同的乡村碳中和与新型电力系统样本，带动更多新能源和生物质资源丰富的乡村由“灰”变“绿”。