科普||氢储能应用场景丰富

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源。氢能可分为绿氢、灰氢、蓝氢等。其中，绿氢是指利用可再生能源发电，通过电解方式制取的氢。绿氢在制取过程中基本不产生温室气体，是目前氢能发展的主要趋势。

氢储能是以氢能为核心能源载体，基于电解水制氢、氢储运及氢能多元应用技术发展起来的一种新型储能技术。从概念上讲，氢储能有广义和狭义之分。狭义的氢储能基于“电—氢—电”的转换过程，利用富余的新能源发电进行电解水制氢并存储，在用电高峰期时，储存起来的氢能可利用燃料电池或氢燃机进行发电以及热电联供。广义的氢储能强调“电—氢”单向转换，将电能转化为氢进行存储，灵活应用于多个领域。

在氢储能的全链条能量转化过程中，关键技术包括电解水制氢、氢储运和氢发电技术等。电解水制氢是一种清洁的制氢方式，技术工艺过程简单，产品纯度高。根据技术路线的不同，可将电解水制氢技术分为碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢、阴离子交换膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢四类。当前在运电解水制氢项目以碱性电解水制氢为主，质子交换膜电解水制氢为辅，阴离子交换膜电解水制氢等技术还处于基础研发或试点示范阶段。

氢储运是连接氢的生产和利用的关键环节。开发安全、大容量、低成本、灵活方便的氢储运技术是氢储能高效应用的关键。目前，氢储运技术可以分为高压气态储运氢、低温液态储运氢、固态储运氢和有机液体及氨储运氢等，另外还有一些新兴的储氢方式，如地下存储。

氢能发电主要通过氢燃料电池、氢燃机发电两种技术路线实现。氢燃料电池通过电化学反应，直接将氢燃料中的化学能转变为电能，具有工况平稳、体积小、零排放的优点。但单体容量小，主要用于靠近用户的分布式热电联供系统或中小型分布式电站。相对于燃料电池发电，氢燃机发电具有单机功率大的优点，且可依托现有成熟的燃气轮机工业体系，发挥氢气扩散系数大，混合气均匀程度高，燃烧充分的优势，实现稳定高效的燃烧。

氢储能可通过“电—氢”转换模式，建立电力与其他领域的耦合协同，应用场景丰富。

在新能源装机占比高、系统调峰运行压力大的地区，氢储能通过“电—氢—电”双向发挥作用，满足用电负荷需求，起到日内调节作用。应对电源—负荷季节性差异、极端天气带来的保供压力，氢储能可以跨季节、长周期储能，较电化学储能更具有经济性。

在海岛等配电基础设施建设滞后地区，可采用“新能源+氢储能+燃料电池”发电方式，通过氢燃料电池提供电源，解决供电问题，并可以热电联产联供的方式满足多种用能需求。

此外，不同区域的资源禀赋不同。例如，青海白天光伏发电量大，晚上全时段电源不足，可通过氢储能技术实现“电—氢—电”大规模转化利用。湖南白天依托特高压送电和本地光伏自发，晚高峰供电不足，可通过氢储能实现“氢—电”转化，保障晚高峰用电。目前，“沙戈荒”地区是我国超前布局氢储能的主要场景。

现阶段，受技术、成本、标准等因素制约，氢储能仍面临制氢成本高，大规模储运技术不成熟，项目落地周期长等诸多挑战。目前，氢储能在我国处于商业化初期阶段，还将从试点试验朝着适应规模化应用的方向发展。

2022年7月，国内首个海岛绿氢综合能源示范工程——国家电网浙江台州大陈岛氢能综合利用示范工程投运，工程在全国海岛氢能的综合利用和商业模式探索中发挥示范作用。同月，国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站——安徽六安兆瓦级氢能综合利用示范站投运，实现了首次氢电协同参与调度侧并网联调，标志着大容量储氢发电从实验室走向了实证阶段。