我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展多路線并行，最終的技術(shù)使用取決于新型電力系統(tǒng)中多元化的儲(chǔ)能適用場(chǎng)景。如抽水蓄能，儲(chǔ)能容量大、效率高，在電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行削峰填谷優(yōu)勢(shì)突出。但一方面抽水蓄能僅適合在水資源相對(duì)豐富的東部地區(qū)展開(kāi)，另一方面規(guī)模、地點(diǎn)不夠靈活，在發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)等仍需鋰電、氫儲(chǔ)能等進(jìn)行補(bǔ)充。

一、氫儲(chǔ)能技術(shù)

氫儲(chǔ)能技術(shù)，就是將富余的電力用于制造可長(zhǎng)期儲(chǔ)存的氫氣，然后在常規(guī)燃?xì)獍l(fā)電廠中燃燒氣體發(fā)電，或用燃料電池進(jìn)行發(fā)電用于交通、熱電聯(lián)供等場(chǎng)景。

換句話說(shuō)，就是利用富余的、非高峰的或低質(zhì)量的電力來(lái)大規(guī)模制氫，將電能轉(zhuǎn)化為氫能儲(chǔ)存起來(lái)，然后再在電力輸出不足時(shí)利用氫氣通過(guò)燃料電池或其它方式轉(zhuǎn)換為電能輸送上網(wǎng)，發(fā)揮電力調(diào)節(jié)的作用。

對(duì)氫儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，其技術(shù)路徑豐富多樣，可實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景靈活應(yīng)用。如可采用固態(tài)儲(chǔ)氫制造儲(chǔ)氫模塊，用于戶用儲(chǔ)能；采用管道輸氫，實(shí)現(xiàn)西北邊遠(yuǎn)地區(qū)、海上風(fēng)電等場(chǎng)景低成本電力外送；采用液氫、醇氨儲(chǔ)氫、鹽穴儲(chǔ)氫等，用于氫儲(chǔ)能電站大規(guī)模跨季儲(chǔ)能等。

氫儲(chǔ)能技術(shù)環(huán)節(jié)分解示意圖

目前氫儲(chǔ)能一般可分為三個(gè)方向，即電-氫、電-氫-電、電-氫-其他能源，也就是說(shuō)，電解制氫是氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈的源頭。

氫燃料電池能量轉(zhuǎn)化過(guò)程

氫儲(chǔ)能成本與收益受應(yīng)用場(chǎng)景、商業(yè)模式、并網(wǎng)離網(wǎng)使用情況、可再生能源及并網(wǎng)電價(jià)、地區(qū)用電消納情況等多維度因素影響，不同考慮情況下，成本不同。

相較于其他常規(guī)的儲(chǔ)能方式，氫儲(chǔ)能的存儲(chǔ)規(guī)模更大，最高可達(dá)百萬(wàn)千瓦級(jí)；存儲(chǔ)時(shí)間也更長(zhǎng)，可根據(jù)太陽(yáng)能、風(fēng)能、水資源等產(chǎn)出差異實(shí)現(xiàn)季節(jié)性存儲(chǔ)，滿足長(zhǎng)周期、大容量?jī)?chǔ)能要求。

二、氫在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)中發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)

效率是影響綜合用能成本的關(guān)鍵。對(duì)發(fā)電站配儲(chǔ)而言，儲(chǔ)能扎根于整體項(xiàng)目中，更似輔助作用。一方面因其可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模存儲(chǔ)的特點(diǎn)，幫助將無(wú)法上網(wǎng)的、無(wú)法利用的“棄電”、“指標(biāo)”利用起來(lái)，讓多數(shù)發(fā)電企業(yè)能從捆綁火電等的路徑中解放出來(lái)。二是其綜合成本更與發(fā)電成本掛鉤，隨著風(fēng)電、光伏等技術(shù)成本的快速下降，新疆內(nèi)蒙等地的光伏、風(fēng)電發(fā)電成本接近0.1元/kwh，如不算其他建設(shè)投入，考慮能量轉(zhuǎn)化損失，儲(chǔ)能部分發(fā)電成本不到0.2元/kwh，卻帶來(lái)了更多發(fā)電量的利用。

儲(chǔ)能技術(shù)分為熱儲(chǔ)能、電儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能。其中，抽水蓄能和電化學(xué)儲(chǔ)能是目前最常用的兩種方法，但兩者目前仍存在諸多問(wèn)題。電化學(xué)儲(chǔ)能存在安全性較差、資源緊缺、實(shí)際有效的儲(chǔ)能效率較低、配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)短等問(wèn)題；抽水蓄能存在水資源地理分配不均、投資回收期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。對(duì)比來(lái)看，氫儲(chǔ)能最大的優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。

電化學(xué)儲(chǔ)能和抽水儲(chǔ)能問(wèn)題分析

不僅如此，氫儲(chǔ)能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的無(wú)碳能源存儲(chǔ)技術(shù)，還具有其他儲(chǔ)能技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)：

1.實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能

在新能源消納方面，氫儲(chǔ)能在放電時(shí)間(小時(shí)至季度) 和容量規(guī)模(百吉瓦級(jí)別)上的優(yōu)勢(shì)比其他儲(chǔ)能明顯。采用化學(xué)鏈儲(chǔ)氫，氫能以化學(xué)鏈的形式儲(chǔ)存，轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到約 70%，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)可以年計(jì)，采用固態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫等方式，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)可按月計(jì)。

2.突破地理限制，實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)

相較于抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能等大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，氫儲(chǔ)能不需要特定的地理?xiàng)l件且不會(huì)破環(huán)生態(tài)環(huán)境。

3.規(guī)模儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)

隨著儲(chǔ)能時(shí)間的增加，儲(chǔ)能系統(tǒng)的邊際價(jià)值下降，可負(fù)擔(dān)的總成本也將下降，規(guī)模化儲(chǔ)氫比儲(chǔ)電的成本要低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

4.儲(chǔ)運(yùn)方式靈活

氫儲(chǔ)能可采用長(zhǎng)管拖車、管道輸氫、天然氣摻氫、特高壓輸電-受端制氫和液氨等方式,不受輸配電網(wǎng)絡(luò)的限制，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、跨區(qū)域調(diào)峰。

5.液態(tài)氫能量密度大

液態(tài)氫能量密度為143MJ/kg，可折算為 40kWh.kg，約為汽油、柴油、天然氣的 2.7 倍、電化學(xué)儲(chǔ)能(根據(jù)種類不同，在 100~240Wh/kg) 的百倍，氫儲(chǔ)能是少有的能夠儲(chǔ)存百 GWh 以上的方式。

簡(jiǎn)而言之，氫儲(chǔ)能可以做到跨區(qū)域、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能，實(shí)現(xiàn)季節(jié)性失衡下所需的電力容量或時(shí)間跨度，成為解決棄風(fēng)、棄光、棄水問(wèn)題的重要途徑，保障未來(lái)高比例可再生能源體系的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能方面能夠發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)不容小覷。

三、儲(chǔ)能技術(shù)，氫氨一體化

1.氫氨一體化是什么？

氫氨一體化將可再生能源電解水產(chǎn)生的綠色氫氣作為原料氣參與合成氨反應(yīng)，降低了合成氨工業(yè)的碳排放。

由中能建氫能公司研發(fā)-投資-建設(shè)-運(yùn)營(yíng)一體化開(kāi)發(fā)的松原綠色氫氨一體化項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首批規(guī)?；G色氫基化工項(xiàng)目，計(jì)劃年產(chǎn)綠色合成氨60萬(wàn)噸，一期建設(shè)20萬(wàn)噸級(jí)柔性合成氨裝置。該項(xiàng)目計(jì)劃采用國(guó)際領(lǐng)先的柔性合成氨、超輕度并網(wǎng)技術(shù)和新能源發(fā)電自發(fā)自用余電上網(wǎng)模式，實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)風(fēng)光不穩(wěn)定條件、滿足日調(diào)節(jié)的多穩(wěn)態(tài)柔性綠氨，顯著提升復(fù)雜工況條件下的綠氨運(yùn)行安全性、工藝魯棒性和運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性，大幅度降低電解水制綠氫和合成氨成本。項(xiàng)目對(duì)完善氫能產(chǎn)業(yè)鏈，推進(jìn)可再生能源制氫規(guī)模化供應(yīng)基地和多元化綠色氫基化工示范基地建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

2.氫氨一體化有什么作用？

在下游，合成得到的氨可作為原料，用來(lái)制造氮肥和硝酸、銨鹽和氰化物等無(wú)機(jī)化合物和各種胺和磺胺等有機(jī)化合物。同時(shí)，氨也可作為氫能運(yùn)輸?shù)妮d體。目前氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)尚未解決能效性、安全性等問(wèn)題，而且廣泛采用的高壓氫氣運(yùn)輸存在儲(chǔ)氫密度低、壓縮能耗高等問(wèn)題，無(wú)法大規(guī)模遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。這時(shí)，便需要氨了。

氫的沸點(diǎn)低至-253 ℃，而氨的沸點(diǎn)為-33.36℃，這使得氨與氫相比更易液化，液化成本也更低。氫屬于極端易燃物質(zhì)，而氨不易燃，這使得氨與氫相比安全性更高，便于工業(yè)運(yùn)輸。氨也具有較高的熱容量，可以幫助控制儲(chǔ)存溫度，從而減少儲(chǔ)存成本。其不易燃，易液化、易儲(chǔ)存、便運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，使其成為了綠氫利用的重要載體；其更高的安全性、更可靠的儲(chǔ)存能力、更低的成本，使其成為了更安全的可持續(xù)性氫儲(chǔ)運(yùn)方式。

氨能利用分為傳統(tǒng)行業(yè)和新能源行業(yè)兩種。氨能在化肥、軍工、環(huán)保、制冷等傳統(tǒng)行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)化工產(chǎn)業(yè)。近年來(lái)，在氨制氫、氨燃料電池、氨內(nèi)燃機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī)等新能源領(lǐng)域，氨能利用迅速發(fā)展，用于實(shí)現(xiàn)氫能終端、氨能發(fā)電、氨能燃料等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的無(wú)碳排放。

隨著3060雙碳目標(biāo)的實(shí)施與推進(jìn)，我國(guó)走綠色低碳發(fā)展道路已成為大勢(shì)所趨，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看也預(yù)示著長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的勢(shì)頭仍將十分強(qiáng)勁，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也將迎來(lái)新的機(jī)遇。