氫儲能(Hydrogen energy storage)是一種應(yīng)用在特定環(huán)境下的儲能技術(shù)，其本質(zhì)是儲氫，即將易燃易爆的氫氣以穩(wěn)定的形式儲存，以更少的總質(zhì)量蘊藏更多的能量。氫儲能不受地域限制，具有大容量、存儲時間長、不易衰減、以及使用靈活等特點，能有效補充其他儲能的不足，助力新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，或?qū)⒊蔀榇笠?guī)模儲能的重要技術(shù)方向。

未來大規(guī)模儲能的重要技術(shù)

在國家 “碳達峰、碳中和”發(fā)展目標和構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的戰(zhàn)略部署下，能源電力清潔低碳是未來發(fā)展的必然趨勢。

氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，其構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，分布廣泛。相比傳統(tǒng)能源，氫被譽為21世紀最清潔能源，是未來二次能源體系中電能的重要補充。

氫能作為一種低碳新能源、新原料，是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵載體。氫儲能是一種新型儲能，有效補充電化學(xué)儲能的不足，將在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

在低碳發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型的背景下，氫能產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇。國家層面，國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)加速規(guī)劃布局，《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等文件均鼓勵氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈示意圖

氫儲能工作原理

氫儲能技術(shù)利用了電→氫→電的互變性，基本原理就是將水電解得到氫氣和氧氣。

氫燃料電池發(fā)電原理圖

在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，電力間歇產(chǎn)生和傳輸被限的現(xiàn)象常有發(fā)生，利用富余的、非高峰的或低質(zhì)量的電力大規(guī)模制氫，將電能轉(zhuǎn)化為氫能儲存起來；在電力輸出不足時利用氫氣通過燃料電池或其它方式轉(zhuǎn)換為電能輸送上網(wǎng)。

氫燃料電池能量轉(zhuǎn)化過程

產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢與短板

產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢：氫儲能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的無碳能源存儲技術(shù)，其具有其他儲能技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢：

●原料簡單，沒有資源焦慮問題：氫能可通過直流電，直接電解地球上的水得到氫氣；

●可作為新型電力系統(tǒng)的有效補充：氫能可作為有效媒介，將棄光或棄風(fēng)資源儲存起來，解決新能源發(fā)電間歇性、隨機性導(dǎo)致的廢棄問題；

●極強的時間和空間維度跨越性：光伏、風(fēng)電等新型能源存在季節(jié)性波動和空間分布的不均。氫儲能具備更長的儲能時長及極高的儲存容量，有望成為長時間、跨區(qū)域儲能的有效解決方案；

●極大的能量密度和熱值：氫儲能的能量密度可達140MJ/kg，是鋰電池等電化學(xué)儲能的100多倍，可以以更小的體積存儲更多的能量，有效避免能量浪費的現(xiàn)象。在熱值上，氫氣熱值可達120MJ/kg，是煤炭、天然氣、石油等傳統(tǒng)化石能源的3-4倍。

各類儲能技術(shù)的評價指標不同，其應(yīng)用范圍也不盡相同。如下圖所示，無論是儲能時長還是儲存容量方面，氫儲能都有著絕對的優(yōu)勢。

產(chǎn)業(yè)短板：

●電力系統(tǒng)仍未完全脫碳：目前生產(chǎn)氫能的過程并非完全零碳；

●氫氣的儲存和運輸過程中存在一定的安全風(fēng)險，需要采取合理的措施來確保安全；

●產(chǎn)氫成本過高：電解水過程中，通常電費占制備成本的80%左右，投資成本高；

●產(chǎn)氫效率偏低：目前氫儲能的整體電→氫→電的能量效率僅為30%左右，能量損失高于其他常用的儲能技術(shù)。

技術(shù)關(guān)鍵

儲氫技術(shù)可分為物理儲氫（技術(shù)最為成熟）、化學(xué)儲氫、地下儲氫和其他儲氫，具體可細分為12種儲氫方式。物理儲氫主要有高壓氣態(tài)儲氫和低溫液態(tài)儲氫；化學(xué)儲氫主要有配位氫化物儲氫、無機化合物儲氫、有機液體儲氫、液氨儲氫與甲醇儲氫。

未來，隨著氫儲能的技術(shù)發(fā)展和規(guī)?；瘧?yīng)用，氫儲能的成本將大幅下降，對服務(wù)碳達峰碳中和，推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型有深刻意義。