構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，加快新能源儲(chǔ)能的大規(guī)模部署，顯得尤為關(guān)鍵。研究表明，氫氣儲(chǔ)能有望成為重要的儲(chǔ)能形式，與電化學(xué)儲(chǔ)能互為補(bǔ)充。

 

氫氣儲(chǔ)能是理想的解決方案

據(jù)資料顯示，氫氣儲(chǔ)能一般分為三種情況。一是利用可再生能源電解水生產(chǎn)氫氣；二是利用氫氣電解后發(fā)電，包括燃料電池發(fā)電在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用和氫燃料電池汽車在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，如摩托車電池；此外，將電解水產(chǎn)生的氫氣和二氧化碳合成為甲醇，用于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用。也就是說(shuō)，電解制氫是氫能儲(chǔ)存產(chǎn)業(yè)鏈的源頭。

未來(lái)，氫能與可再生能源將進(jìn)一步融合，氫能儲(chǔ)存的應(yīng)用將成為一個(gè)重要的應(yīng)用場(chǎng)景。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電具有間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)。如果將風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電直接供應(yīng)給終端用戶，會(huì)造成頻繁停電或因電壓過(guò)高而燒毀電器。

 

 

為了解決上述問(wèn)題，發(fā)電端采用大量電池組儲(chǔ)存電能，在風(fēng)力較弱時(shí)可以補(bǔ)充發(fā)電量，或者選擇直接接入國(guó)家電網(wǎng)，利用智能電網(wǎng)分時(shí)消耗不穩(wěn)定的電能。然而，業(yè)內(nèi)專家指出，這兩種情況都存在成本高、技術(shù)難度大等缺點(diǎn)。對(duì)于不穩(wěn)定的能源發(fā)電，如風(fēng)能和光伏發(fā)電，氫能儲(chǔ)存是一個(gè)理想的解決方案。電解水制氫可以根據(jù)電力系統(tǒng)的需要隨時(shí)調(diào)整制氫量，有效利用風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中不能上網(wǎng)、質(zhì)量差的電力。這一技術(shù)路線已經(jīng)被許多項(xiàng)目所驗(yàn)證，被證明是合理有效的。

通過(guò)建設(shè)專門的制氫站，利用風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電形成制氫的微電網(wǎng)，由于棄風(fēng)棄電成本低，制氫成本會(huì)相應(yīng)降低。目前，許多電廠的風(fēng)力和光伏發(fā)電被白白浪費(fèi)掉了。一旦它們被利用，將有很大的好處。

從效率上看，氫氣儲(chǔ)能的效率在所有儲(chǔ)能方式中不是最高的，但其未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮?。在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，如果將可再生能源與氫能儲(chǔ)存結(jié)合起來(lái)，通過(guò)電解生產(chǎn)氫氣，儲(chǔ)存和運(yùn)輸應(yīng)用，氫能儲(chǔ)存將發(fā)揮重要作用。它們可以作為用戶方面的應(yīng)急或UPS電池的替代品，工業(yè)叉車電池，手電筒電池等便攜式能源動(dòng)力。與鋰電池相比，在價(jià)格和性能方面的優(yōu)勢(shì)并不明顯，所以對(duì)便攜式燃料電池的需求非常少。

 

 

氫能儲(chǔ)存的優(yōu)勢(shì)是顯著的

目前，世界上只有4%的氫氣來(lái)自于電解水制氫，其余的都來(lái)自于煤炭、天然氣和石油化工領(lǐng)域。在中國(guó)富煤、貧油、少氣的能源結(jié)構(gòu)下，中國(guó)煤炭制氫的比例超過(guò)60%，電解水制氫的比例不到2%。可再生能源制氫的未來(lái)發(fā)展空間巨大。與化石能源制氫相比，電解水制氫的質(zhì)量非常高，更符合燃料電池的應(yīng)用要求。雖然傳統(tǒng)方法（如煤制氫）生產(chǎn)的氫氣價(jià)格比較便宜，但在碳調(diào)峰和碳中和的背景下，它是不可持續(xù)的。

氫氣儲(chǔ)能與其他儲(chǔ)能方式有很大不同。首先，作為二次能源，氫氣可以直接儲(chǔ)存，而電化學(xué)儲(chǔ)能，目前直接儲(chǔ)存的能量密度還不夠高，未來(lái)應(yīng)該有一定的限制；其次，電化學(xué)儲(chǔ)能效率低，還面臨著安全性高、單位能量成本高等問(wèn)題，而燃料電池的重量功率密度可以達(dá)到400瓦/公斤，體積功率密度可以達(dá)到4000瓦/公斤，未來(lái)有望達(dá)到2000瓦/公斤。高于鋰電池的150瓦/公斤-200瓦/公斤，其開(kāi)放式系統(tǒng)儲(chǔ)能方式使巡航里程更長(zhǎng)。

 

 

氫氣可以通過(guò)儲(chǔ)存和運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、跨季節(jié)的儲(chǔ)能，在交通、工業(yè)、可再生能源等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。現(xiàn)階段，氫氣儲(chǔ)能在一些技術(shù)節(jié)點(diǎn)上還需要進(jìn)一步優(yōu)化和完善。例如，在電解水制氫廠的建設(shè)中，考慮到發(fā)電量和電壓的大幅波動(dòng)，應(yīng)努力提高電解設(shè)備的技術(shù)水平，以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)功率的大幅波動(dòng)。 和控制策略層面。

 

尋求共同發(fā)展

雖然一些發(fā)電企業(yè)對(duì)欽定的氫氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)很感興趣，但對(duì)如何部署、是否能收回成本、是否有足夠的終端用戶有很多顧慮。這些擔(dān)心是不必要的。目前，國(guó)內(nèi)的氫氣價(jià)格為60-80元/公斤。如果合理利用風(fēng)能和太陽(yáng)能，保證電價(jià)便宜，氫氣價(jià)格將更具競(jìng)爭(zhēng)力，成本價(jià)格可以達(dá)到15-18元/公斤。隨著氫氣儲(chǔ)能的大規(guī)模應(yīng)用，成本會(huì)下降得很快，綠色氫氣的成本很快會(huì)與煤制氫的成本持平。

除源頭制氫外，目前儲(chǔ)氫各方面的產(chǎn)業(yè)化程度都比較低，大規(guī)模發(fā)展還需要時(shí)間。在制氫過(guò)程中，目前電解水制氫的成本明顯高于傳統(tǒng)化石能源，未來(lái)在電費(fèi)和設(shè)備投資方面有較大的下降空間。

在儲(chǔ)運(yùn)方面，現(xiàn)階段氫氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)還不成熟，氫氣運(yùn)輸管網(wǎng)、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施還需要大量投資。在應(yīng)用方面，綠色氫氣可能率先在一些傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域推廣，而氫燃料電池則處于起步階段。

同時(shí)，部署氫氣儲(chǔ)能的初始設(shè)備投資巨大。除了海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和點(diǎn)解制氫設(shè)備外，生產(chǎn)的氫氣還需要儲(chǔ)存、增壓和運(yùn)輸。在短期內(nèi)，氫氣儲(chǔ)能的發(fā)展速度會(huì)比電化學(xué)儲(chǔ)能慢一些。后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程需要各個(gè)環(huán)節(jié)的共同進(jìn)步，完善基礎(chǔ)設(shè)施，降低成本。