氫儲(chǔ)能是一種新型儲(chǔ)能，來(lái)源豐富、清潔無(wú)碳、高效可再生，在能量維度、時(shí)間維度和空間維度上具有突出優(yōu)勢(shì)，是利用電力和氫能的互變性而發(fā)展起來(lái)的。

氫儲(chǔ)能既可以儲(chǔ)電，又可以儲(chǔ)氫及其衍生物（如氨、甲醇）。狹義的氫儲(chǔ)能是基于“電?氫?電”的轉(zhuǎn)換過(guò)程，主要包含電解槽、儲(chǔ)氫罐和燃料電池等裝置。利用低谷期富余的新能源電能進(jìn)行電解水制氫，儲(chǔ)存起來(lái)或供下游產(chǎn)業(yè)使用；在用電高峰期時(shí)，儲(chǔ)存起來(lái)的氫能可利用燃料電池進(jìn)行發(fā)電并入公共電網(wǎng)。廣義的氫儲(chǔ)能強(qiáng)調(diào)“電?氫”單向轉(zhuǎn)換，以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)等形式存儲(chǔ)氫氣，或者轉(zhuǎn)化為甲醇和氨氣等化學(xué)衍生物進(jìn)行更安全地儲(chǔ)存。

氫儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景

氫儲(chǔ)能技術(shù)被認(rèn)為是極具潛力的新型大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，適用于極短或極長(zhǎng)時(shí)間能量?jī)?chǔ)備的技術(shù)方式。與化學(xué)電池儲(chǔ)能類似，氫氣儲(chǔ)能技術(shù)的外部環(huán)境依賴性小，項(xiàng)目建設(shè)選址方便、環(huán)境影響小，但是與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，其能量轉(zhuǎn)換效率偏低，成本高，商業(yè)化應(yīng)用的各個(gè)環(huán)節(jié)仍存在不少瓶頸。

氫儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分: 制氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)和氫發(fā)電系統(tǒng)。分別對(duì)應(yīng)電解水制氫技術(shù) (電-氫的轉(zhuǎn)換)、儲(chǔ)氫技術(shù)、氫燃料電池技術(shù)或氫燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)(氫-電的轉(zhuǎn)換)，其中，電解水制氫技術(shù)、儲(chǔ)氫技術(shù)各有多條技術(shù)路線，不同的技術(shù)路線的發(fā)展階段和適用場(chǎng)景都有所不同。

氫儲(chǔ)能正在上升為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略目標(biāo)。為了更好地“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”，各級(jí)政府、相關(guān)單位及企業(yè)均在氫儲(chǔ)能技術(shù)上大力投入，力爭(zhēng)盡早實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)能商業(yè)化應(yīng)用。

近年來(lái)，我國(guó)發(fā)布了多個(gè)氫儲(chǔ)能領(lǐng)域相關(guān)的綱領(lǐng)性文件，為氫儲(chǔ)能的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2021年8月，國(guó)家發(fā)改委、能源局正式印發(fā)了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確提出“探索開(kāi)展儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱及其他創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用”。

2022年3月23日，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》。其中明確：發(fā)揮氫能調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)、儲(chǔ)能容量大的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展氫儲(chǔ)能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場(chǎng)景的示范，探索培育“風(fēng)光發(fā)電+氫儲(chǔ)能”一體化應(yīng)用新模式，逐步形成抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等多種儲(chǔ)能技術(shù)相互融合的電力系統(tǒng)儲(chǔ)能體系。探索氫能跨能源網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化潛力，促進(jìn)電能、熱能、燃料等異質(zhì)能源之間的互聯(lián)互通。

2023年8月9日，工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于組織開(kāi)展工業(yè)綠色微電網(wǎng)典型應(yīng)用場(chǎng)景與案例征集工作的通知》，征集一批集成應(yīng)用分布式光伏、分散式風(fēng)電、高效熱泵、新型儲(chǔ)能、氫能、余熱余壓利用、智慧能源管控等一體化系統(tǒng)的工業(yè)綠色微電網(wǎng)。通知要求申報(bào)的工業(yè)綠色微電網(wǎng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行、具有顯著節(jié)能降碳效果，并滿足的指標(biāo)要求中的三項(xiàng)，其中包括：可再生能源制氫或工業(yè)副產(chǎn)氫年生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到5000噸以上，并實(shí)現(xiàn)就近利用。

8月30日，新疆自治區(qū)發(fā)改委印發(fā)《自治區(qū)支持氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū)建設(shè)的若干政策措施》。在支持優(yōu)先配置風(fēng)光資源方面，提出對(duì)納入示范區(qū)的風(fēng)光氫制用一體化項(xiàng)目，結(jié)合實(shí)際配置上網(wǎng)風(fēng)光資源。支持氫儲(chǔ)能參與調(diào)峰。風(fēng)電、光伏發(fā)電配置制氫、儲(chǔ)氫項(xiàng)目原則上等同于配置儲(chǔ)能。

10月19日，吉林省能源局發(fā)布《對(duì)省十四屆人大一次會(huì)議第0154號(hào)代表建議的答復(fù)》，答復(fù)人大代表才延福建議時(shí)表示，探索全域協(xié)同制氫賦能新發(fā)展模式，打造發(fā)展樣板。結(jié)合我省“陸上風(fēng)光三峽”新能源建設(shè)需求，大規(guī)模開(kāi)展氫能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等場(chǎng)景技術(shù)應(yīng)用；結(jié)合我省東部地區(qū)抽水蓄能工程，探索培育“風(fēng)光發(fā)電＋氫儲(chǔ)能＋抽水蓄能”一體化應(yīng)用新模式，構(gòu)建穩(wěn)定高效可再生能源制氫體系，將全省打造成國(guó)家級(jí)新能源與氫能產(chǎn)業(yè)融合示范區(qū)。

由于具備大儲(chǔ)能容量、長(zhǎng)儲(chǔ)能周期以及快速響應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，氫儲(chǔ)能被認(rèn)為能夠良好地耦合規(guī)模大、波動(dòng)強(qiáng)的可再生能源發(fā)電。相比其他儲(chǔ)能方式，氫儲(chǔ)能在“電-氫-電”的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，可以提高可再生能源的消納以及實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的新型電力系統(tǒng)，保障我國(guó)能源安全。

近兩年，我國(guó)氫儲(chǔ)能項(xiàng)目逐步增多。在資源條件適宜的地區(qū)，借助氫能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電力的調(diào)峰和轉(zhuǎn)換。尤其是在我國(guó)東部沿海地區(qū)，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的同時(shí)建立氫儲(chǔ)能電站，為緩解我國(guó)東部地區(qū)用電壓力而做出貢獻(xiàn)。

可以看到，不僅是國(guó)網(wǎng)電力企業(yè)，中國(guó)電力公司都在緊抓氫儲(chǔ)能機(jī)遇。我國(guó)在能源供需上極不平衡，在電網(wǎng)系統(tǒng)中，西部地區(qū)電力十分充足，但東部地區(qū)用電消耗極大。我國(guó)目前多數(shù)電網(wǎng)仍為火力發(fā)電或水力發(fā)電，隨著新能源裝機(jī)容量的日益提升，新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)開(kāi)始逐步替代傳統(tǒng)能源發(fā)電，“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”正在成為可能。

氫電轉(zhuǎn)換是氫儲(chǔ)能的重要技術(shù)，氫能來(lái)源于電力的制取，電能也將從氫能中回饋到電網(wǎng)之中。分析氫儲(chǔ)能的成本現(xiàn)狀、降本路徑以及經(jīng)濟(jì)性，對(duì)氫儲(chǔ)能在發(fā)電領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用、構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)具有重要意義。

中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授、國(guó)際氫能與燃料電池協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高曾在演講中表示：氫能系統(tǒng)集成的典型場(chǎng)景就是長(zhǎng)周期、大規(guī)模可再生能源的氫儲(chǔ)能。氫儲(chǔ)能會(huì)是今后的主流儲(chǔ)能方式，因?yàn)閮?chǔ)能的規(guī)模和周期都是壓縮空氣和抽水蓄能無(wú)法相比的，電化學(xué)儲(chǔ)能就更不行了。

歐陽(yáng)明高院士強(qiáng)調(diào)，可以在東部發(fā)展氫儲(chǔ)能，比方分布式氫儲(chǔ)能，就是用燃料電池發(fā)電。氫儲(chǔ)能是除了氫動(dòng)力和氫原料，用于化工和鋼鐵之外的最大用途，也是未來(lái)新型電力系統(tǒng)重要支撐。氫儲(chǔ)能需要把氫能全產(chǎn)業(yè)鏈集成，一個(gè)環(huán)節(jié)都不能落下，這是最難的。首先瓶頸在制氫系統(tǒng)成本和發(fā)電成本，對(duì)于發(fā)電有多種選擇：燃料電池、氫內(nèi)燃機(jī)以及摻燒鍋爐，現(xiàn)在主張?jiān)趪?guó)內(nèi)光伏風(fēng)電基地旁邊調(diào)峰煤電廠用摻氫燃燒的方式發(fā)電。

國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示：2022年新增風(fēng)電光伏發(fā)電量占全國(guó)新增發(fā)電量的55%以上，可再生能源發(fā)電量占全社會(huì)用電量的30%左右。未來(lái)在以可再生能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，可再生能源的比例有望超過(guò)傳統(tǒng)化石能源發(fā)電，這必然要求儲(chǔ)能設(shè)施具備一定的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)，以滿足大規(guī)模再生能源的并網(wǎng)和長(zhǎng)時(shí)間削峰填谷需求。氫儲(chǔ)能在儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)、儲(chǔ)能容量上具有較大優(yōu)勢(shì)。在儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)方面，可以實(shí)現(xiàn)“跨分鐘—跨季節(jié)”的儲(chǔ)能；在儲(chǔ)能容量方面，可以達(dá)到太瓦時(shí)的儲(chǔ)能規(guī)模，是目前新型發(fā)電系統(tǒng)中頗具潛力的儲(chǔ)能方式。通過(guò)“電—?dú)洹姟钡霓D(zhuǎn)換，氫儲(chǔ)能促使可再生能源的消納利用率將不斷提高，推動(dòng)整個(gè)能源結(jié)構(gòu)朝著綠色、低碳、高效的方向轉(zhuǎn)型，形成新型綜合能源供應(yīng)體系。

氫能觀察總結(jié)，氫儲(chǔ)能目前還存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

寬功率波動(dòng)適應(yīng)性的高效電解制氫技術(shù)還有待發(fā)展

可再生能源的不確定因素很多，比如風(fēng)電發(fā)電，1 臺(tái)風(fēng)機(jī)一天內(nèi)的功率輸出波動(dòng)范圍非常大，因此要求制氫系統(tǒng)的功率耐受范圍盡量能達(dá)到 0%~100%，更好地耦合風(fēng)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)，提高風(fēng)光等可再生能源的消納。目前堿性電解水制氫的寬功率波動(dòng)適應(yīng)性在 20%-100%，難以耦合質(zhì)量較差的可再生能源電力，造成部分可再生能源電力的浪費(fèi)。相比之下，PEM 電解水制氫系統(tǒng)具有更寬的功率波動(dòng)適應(yīng)性(0-100%)，能夠更好地適應(yīng)可再生能源電力，但是 PEM 系統(tǒng)成本遠(yuǎn)高于堿性電解水制氫系統(tǒng)，不具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。因此，短期內(nèi)，如何提高堿性電解水制氫系統(tǒng)的啟動(dòng)速度、拓寬波動(dòng)適應(yīng)性將是氫儲(chǔ)能裝備發(fā)展的重要方向。

氫儲(chǔ)能設(shè)施大功率化、項(xiàng)目大規(guī)模化發(fā)展將成主要趨勢(shì)

目前我國(guó)已建成的氫儲(chǔ)能項(xiàng)目多數(shù)是 kW 級(jí)別的電解水制氫系統(tǒng)，氫燃料電池的功率也以kW和MW級(jí)別為主，制氫和發(fā)電規(guī)模較小，攤銷到每單位儲(chǔ)能的儲(chǔ)能成本就相對(duì)較高。在實(shí)際的示范項(xiàng)目中證明，儲(chǔ)能項(xiàng)目每單位儲(chǔ)能的儲(chǔ)能成本與項(xiàng)目的儲(chǔ)能規(guī)模以及設(shè)備的功率都有密切關(guān)系，往往項(xiàng)目規(guī)模越大、設(shè)備功率越大，攤銷到每單位儲(chǔ)能的儲(chǔ)能成本就相對(duì)越低。未來(lái)，只有實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能裝備的大功率化、項(xiàng)目的大規(guī)模化，才能體現(xiàn)氫儲(chǔ)能項(xiàng)目的規(guī)模化儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)。

氫儲(chǔ)能系統(tǒng)與風(fēng)電場(chǎng)的適配性尚需提高

由于風(fēng)力、太陽(yáng)能的不確定性較強(qiáng)，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電可能會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模低品質(zhì)的電力，而電解水制氫裝置對(duì)電力的穩(wěn)定性要求較高，頻繁的電力波動(dòng)將對(duì)設(shè)備的運(yùn)行壽命和氫氣純度質(zhì)量造成較大影響。針對(duì)技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，需要進(jìn)行有效的電能匹配，提高制氫設(shè)備的可利用率。提高電解水制氫設(shè)備對(duì)間歇性電源功率波動(dòng)的適應(yīng)性，深入研究制氫裝備的功率波動(dòng)適應(yīng)性，開(kāi)發(fā)大功率、低成本的高效率的工業(yè)化堿性電解水制氫技術(shù)，以及開(kāi)發(fā)可快速響應(yīng)功率波動(dòng)的質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)。此外，還有氫儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)的綜合調(diào)峰控制、大規(guī)模/低成本的氫氣儲(chǔ)運(yùn)和輸運(yùn)等技術(shù)也制約著氫儲(chǔ)能的發(fā)展。

參考：
CDCC：《一文讀懂氫儲(chǔ)能技術(shù)》
中山低溫院：《【報(bào)告分享】氫儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性分析及應(yīng)用前景研究》