氢网络在欧洲的潜在作用

尽管电力传输扩展对将可再生电力整合进能源系统意义重大，近几十年来在欧洲却遭遇诸多延误。一个复用现有化石天然气网络的氢网络不仅有助于满足低碳排放燃料需求，还可平衡全洲风能与太阳能的波动，从而避免电网扩张。我们秉持这一思路，针对一个具有高比例可再生能源、部门耦合且自给自足的欧洲能源系统，在净零 CO2 情景中改变电力与氢电网允许的扩展程度。我们覆盖 181 个地区的电力、建筑、交通、农业和工业部门，并对一年中每三小时进行建模。凭借这一高时空分辨率，模型可捕捉传输网络瓶颈、需求与可再生供给的变异性，以及改造遗留天然气基础设施和开发地质储氢的区域机遇。我们的结果显示，连接具有低成本且丰富可再生潜力的地区与需求中心、合成燃料生产和洞穴储氢点的泛欧氢网络带来了持续的系统成本下降。发展氢网络每年最多降低系统成本 260 亿欧元（3.4%），在电力网加固无法实施时收益最高。其中 64% 至 69% 的该网络可由改造的天然气管线建成。然而，我们发现氢网络只能部分替代电网扩张。虽然两网同时扩张可实现最大 10% 的成本节约，但只要接受更高成本并进行监管变更以管理电网瓶颈，两网扩张均非真正必需。