氢储能技术科普：可再生能源+储能

网络整理 2024-03-27

氢储能具备规模大、周期长、跨季节储能等优点，逐渐受到大众的青睐，成为了“可再生能源+储能”的重要发展方向，也成为了各地政策中频繁出现的词汇。本文将从氢储能技术的概念、优势、阻碍与对策四个方面进行分析，探讨氢储能成为新能源储能主流的可能性。

氢储能具备规模大、周期长、跨季节储能等优点，逐渐受到大众的青睐，成为了“可再生能源+储能”的重要发展方向，也成为了各地政策中频繁出现的词汇。

本文将从氢储能技术的概念、优势、阻碍与对策四个方面进行分析，探讨氢储能成为新能源储能主流的可能性。

而国家也在近段时间密集发布针对储能、氢能等新兴产业的政策倾斜。

今天这篇，我们就一起来为您浅析什么是「氢储能」。‍

氢储能是什么？

‍氢储能技术是利用电力和氢能的互变性而发展起来的。氢储能既可以储电，又可以储氢及其衍生物（如氨、甲醇）。

狭义的氢储能是基于“电 ‒ 氢 ‒ 电”（Power-to-Power，P2P）的转换过程，主要包含电解槽、储氢罐和燃料电池等装置。利用低谷期富余的新能源电能进行电解水制氢，储存起来或供下游产业使用；在用电高峰期时，储存起来的氢能可利用燃料电池进行发电并入公共电网。

广义的氢储能强调“电 ‒ 氢”单向转换，以气态、液态或固态等形式存储氢气（Power-to-Gas，P2G），或者转化为甲醇和氨气等化学衍生物（Power-to-X，P2X）进行更安全地储存。

氢储能在发电领域的优势

‍‍‍氢储能与其他储能方式相比，在能量维度、时间维度和空间维度上具有突出优势，可在长时储能中发挥重要作用。

电化学储能不太适合长时间维度、大空间维度的储能：用锂电池夏天储电，冬天再用，成本上肯定不划算；西部发电，再把锂电池运到东部使用，更是不可能。

此时，与电化学储能在时间维度、空间维度互补性极强的氢能出场了。在用电低谷期时，可通过利用低谷期富余的新能源电能制氢，储存起来或者供下游产业使用；在用电高峰期时，储存起来的氢能可利用燃料电池进行发电并入公共电网。

氢储能技术在发电领域应用

存在哪些障碍

01生产成本

氢气的生产成本较高，目前主要通过蒸汽重整、水电解等方式生产，其中蒸汽重整法需要使用天然气等化石能源作为原料，而水电解法需要大量电能作为驱动力，由于生产成本问题，直接限制了氢储能技术的应用规模。

02储存和运输

氢气在常温常压条件下是气体，体积较大，储存和运输过程中需要对氢气进行压缩，因此需要建立储氢设备和基础设施，包括压缩储氢和液态储氢设备、氢气管道、储运车辆等。这些设备和基础设施的建设和运维成本较高，限制了氢储能发电技术的应用范围。

03安全风险

氢气具有高能性和易燃性，同时具有极高的能量密度，在含量4%~75%都会导致爆炸。由于储存和运输需要对氢气进行压缩，所以必然存在泄漏和安全风险。氢气泄漏不仅可能导致能源浪费，如果有明火还会导致火灾和严重的爆炸事故。所以目前氢气一般都在大型应用场景中比较常用，并且需要使用专业性的设备。

04技术成熟度问题

虽然氢储能发电技术已经取得了一定的技术突破和应用进展，但相对于传统能源发电技术，如燃煤、天然气和核能等，氢储能发电技术仍处于相对较早期的阶段，技术成熟度相对较低。这意味着在实际应用中还需要进一步验证技术的可靠性、稳定性和经济性，仍然需要极高的投资。

氢能和储能的共性关键技术

抽水蓄能、压缩空气储能（包括液化空气储能）以及氢储能是具备大规模储能能力的储能技术。抽水蓄能电站受到地理条件的限制较为苛刻，并且我国可再生能源资源集中的地区往往其水资源也比较有限，无法满足抽水蓄能电站的建设需求，因此，我国抽水蓄能的发展潜力将不断减小。压缩空气储能与氢储能的储能容量大、寿命长，随着其技术的进步和完善，具有强大的发展潜力。现阶段，压缩空气储能的技术较为成熟，我国压缩空气储能的示范项目也正在不断布局。

氢储能，尤其氢液化工艺与压缩空气储能（包括液化空气储能）工艺具有较好的耦合性，耦合工艺可以进行能量的梯次利用以提高联合工艺的整体能效。此外，这两类储能技术具有相同的关键设备，如压缩机、膨胀机、换热器等。因此可以进行协同研发攻关，形成互相促进的产业格局。

根据相关研究机构的数据估算，我国2020年氢气的消耗总量在3500万吨左右，其中绿氢约50万吨；而到2060年实现碳中和，我国氢气的消耗总量将达到1.3亿吨，其中绿氢的规模也将达到1亿吨。绿氢替代无疑是工业领域降低碳排放，实现碳中和的重要抓手。

为实现碳达峰碳中和，可再生能源的建设规模也在不断扩大，但是鉴于其波动性、间歇性的特点，并不能全部以电能的形式融合到电力系统中。储能可以快速、大规模地在电网侧、发电侧、用户侧全面发展，有利于保障新型电力系统的稳定性。氢能也是广义上的储能，其具备燃料与原料的双重属性，是新能源渗透工业领域，促进其低碳转型的重要介质。

新能源通过电解水制氢的形式转化成绿氢，对工业领域中的用氢场景进行替代（绿氢替代灰氢），并解决无法通过绿电替代减碳的场景。

氢能与储能都是现在与未来明确的发展方向，并具备巨大的产业市场前景，现阶段，两者面临的共同问题是技术不够成熟、工程示范经验不足、利用成本高昂等。

除了政策和资金的支持，应该更关注关键技术的攻关和核心装备的研发，基于可靠的成套技术，合理布局，有序进行工程应用示范，积累运营经验，实现技术进步与成本降低。

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