氫能來源廣泛、應用場景豐富，可實現電網、熱網、youqiwangzhijiandeliantongouhe，shiweilaiercinengyuantixizhongdiannengdezhongyaobuchong。lvseqingnengdekaifayuliyongyichengweiquanqiuyingduiqihoubianhuadezhongyaotujinghenengyuanbiangedezhongyaofangxiang，yejiangchengweishijiegeguonengyuanjishuyuchanyejingzhengdejiaodian。woguojinqifabude《氫能產業中長期發展規劃（2021-2035）》也明確了可再生能源製氫在能源綠色低碳轉型中的戰略定位、總(zong)體(ti)要(yao)求(qiu)和(he)發(fa)展(zhan)目(mu)標(biao)，對(dui)氫(qing)能(neng)產(chan)業(ye)的(de)高(gao)質(zhi)量(liang)發(fa)展(zhan)將(jiang)發(fa)揮(hui)重(zhong)要(yao)指(zhi)導(dao)作(zuo)用(yong)。但(dan)也(ye)要(yao)認(ren)識(shi)到(dao)，氫(qing)能(neng)的(de)戰(zhan)略(lve)地(di)位(wei)和(he)經(jing)濟(ji)合(he)理(li)性(xing)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)轉(zhuan)型(xing)中(zhong)的(de)大(da)規(gui)模(mo)長(chang)周(zhou)期(qi)能(neng)量(liang)儲(chu)存(cun)與(yu)多(duo)元(yuan)化(hua)終(zhong)端(duan)利(li)用(yong)需(xu)求(qiu)，而(er)且(qie)氫(qing)儲(chu)能(neng)自身也存在較明顯的技術路線、資源潛力及經濟性問題。
鹽穴是地質儲氫的理想選擇
氫氣可被注入鹽穴、地下含水層、廢fei棄qi油you氣qi田tian及ji礦kuang坑keng等deng儲chu氣qi庫ku從cong而er實shi現xian大da規gui模mo長chang周zhou期qi存cun儲chu。作zuo為wei最zui輕qing的de氣qi體ti，氫qing易yi於yu擴kuo散san，因yin此ci氫qing儲chu能neng對dui密mi閉bi性xing有you著zhe極ji為wei嚴yan格ge的de要yao求qiu。鹽yan穴xue有you良liang好hao的de氣qi密mi性xing，且qie鹽yan不bu與yu氫qing氣qi反fan應ying，是shi地di質zhi儲chu氫qing的de理li想xiang選xuan擇ze。目mu前qian全quan球qiu有you4個正在運營的鹽穴儲氫項目，其中3個位於美國墨西哥灣地區，而廢棄油氣田儲氫尚在小型實驗階段。
美國早在20世紀70年代就已開始研究將氫氣儲於地下的可能性，大型儲罐和地質儲氫是美國能源部研發項目的重要組成部分。2019年，位於美國猶他州的“先進清潔能源儲存”項目啟動，項目計劃2025年在該州德爾塔鎮附近建立一個大型綠色儲氫中心，並將電解水製氫儲存在100個巨大的地下鹽穴中，以平衡季節性的能源需求。2020年，美國能源部先後發布《氫能計劃發展規劃》和《儲能挑戰路線圖》，地質儲氫的識別、評估和論證被列為關鍵技術領域研發及示範重點。
2020年11月，英國政府推出一項新計劃“綠色工業革命十點計劃”，希望於2030年實現5吉瓦的低碳氫產能，並製定了“英國氫能網絡計劃”，旨在有效推動英國地下儲氫的發展。2021年8月，英國發布首個國家氫能戰略，鹽穴儲氫作為氫氣儲運方案被提及。英國地質調查局（BGS）qiangtiaoledizhixuezaizhichiyingguochangqinengyuanzhuanxingzhongdezhongyaoxing，zhichudixiachuqingshiyingguoshixianjinglingpaifangdesixiangjishuzhiyi。weilezhichigengduodishiyongdixiachunengjishu，yingguodizhitiaozhajuzhengzaijinxingshiyan，yanjiuyanxuedekexunhuanshiyongxingheanquanxing。
除鹽穴外，瑞典發起的地質儲氫項目將采用岩洞儲氣庫，目前處於建設中。澳大利亞和阿根廷在廢棄油氣田儲存的天然氣中混入了10%比例的氫氣，項目正在試運營階段，目前未發現對儲氣庫和設備造成不利影響。此外，德國的南北跨區輸氣管網容量是輸電容量的4倍，歐洲的儲氣總容量能達到全年用氣需求的22.8%，相較其抽水蓄能的儲能潛力僅為年發電量的1.65%，這意味著歐洲的供氣管網有足夠的容量輸送、儲存氫氣及合成甲烷。
經濟性方麵，美國能源部針對地下管道儲氫、內襯岩洞儲氫、地下鹽穴儲氫的成本進行了分析。其中500噸儲氫規模地下管道儲氫投資成本為516-817美元/千克，其中管道成本占比超過60%，剩餘近40%為管道安裝及工程建設成本，平準化儲氫成本為1.87-2.39美元/千克；內襯岩洞儲氫投資成本為56-116美元/千克，其中岩洞挖掘、內襯、壓縮機及管道成本占比約80%，平準化儲氫成本（LCOHs）為0.31-0.43美元/千克；地下鹽穴儲氫投資成本為35-38美元/千克，其中地下工程成本占比約50%，平準化氫儲能成本為0.19-0.27美元/千克。隨著各類地質儲氫壓力增加，單位儲氫空間需求及平準化儲氫成本也隨之下降。另據彭博新能源財經分析，目前鹽穴、廢棄氣田、岩洞及人工容器基準儲平準化儲氫成本在0.19-1.9美元/千克，未來可能降至0.11-1.07美元/千克。
但dan有you研yan究jiu發fa現xian，采cai用yong枯ku竭jie油you氣qi藏zang或huo含han水shui層ceng儲chu氫qing，氫qing氣qi可ke能neng與yu儲chu層ceng中zhong的de古gu微wei生sheng物wu或huo礦kuang物wu成cheng分fen發fa生sheng反fan應ying，不bu僅jin會hui消xiao耗hao掉diao部bu分fen儲chu存cun的de氫qing氣qi，且qie產chan生sheng的de反fan應ying物wu也ye存cun在zai堵du塞sai儲chu層ceng孔kong隙xi的de可ke能neng，不bu利li於yu氫qing氣qi的de長chang期qi儲chu存cun。根gen據juIEA《能源技術遠景—清潔能源技術指南》，廢棄油氣田儲氫目前麵臨的困難包括氫氣在油氣田孔隙儲層可能發生的化學或生物學反應、微生物導致的氫氣消耗、生成硫化氫有毒氣體等。
電製燃料技術路徑選擇與成本緊密相關
電製燃料（PtX）是氫儲能的新方向，它以電製氫為核心，將電能轉化成為氫氣、氨氣、甲烷及汽柴油中的化學能，從而進入到後續的化工、交通、發電、供熱、儲氣等豐富多樣的終端應用中。目前基於低溫電解技術（堿性、質子交換膜）的電解池已相對成熟，單堆功率已達兆瓦級，綜合能效為60%～70%，高溫固體氧化物電解技術有望將能效進一步提高至85%以上。
電製燃料的技術路徑選擇與投資成本緊密相關。由於電解槽投資成本較高，有研究顯示電製燃料項目的年運行小時數至少需要達到3000小時，甚至6000小時才具有經濟性。為此，可通過風電、光伏、shuidiandengbutongkezaishengnengyuanfadiandakundefangshishixianlvdianzhiqing，yifangmianketishengdianjiecaoliyonglv，jiangdizonghezhiqingchengben，yifangmiankegaishandianjiecaoyunxinggongkuang，yanchangshebeishiyongshouming。ciwai，youyukezaishengnengyuanxitongcunzaikuaisushunshibianhuayujianxiebodongtexing，erhuagongshengchanyouxuyaolianxuwending，liangzhezaijishushangcunzainanyiouhedeqingkuang，yincitongguodianzhiranliaokepojieqingqichucunnanti，shixianshangyouzhiqinggongyiyuxiayouhuagongliuchengdejieou。
彭博新能源財經對比了液氫、合成氨兩類電製燃料氫儲能及有機液體儲氫的平準化成本。其中，合成氨成本較低，在目前基準情景下氫氣儲能成本為2.83美元/千克（17.8元/千克），未來有望降至0.87美元/千克（5.5元/千克）。
我國應積極推進氫儲能發展
考慮到與美歐相比，我國氫儲能方麵的研究起步較晚，氫儲能項目數量和技術水平仍有較大差距。我國已建成27座地下儲氣庫，形成100億立方米調峰供氣能力，最高日調峰能力超過1億立方米，但尚無地下儲氫庫，地質儲氫經濟性研究不足。地質儲氫和電製燃料是需要政策、jingjihejishuzhichidexitonggongcheng，dangqiankanshixianguimohuahechanyehuadeqingchunengrengranrenzhongdaoyuan。yincijujiaodizhichuqinghedianzhiranliaoliangzhongjishuluxian，zaishuliquanqiujishuyanfajishifangongzuojinzhandejichushang，woguotuijinqingchunengfazhanyingcongyixialiangfangmianzheli。
我國應研究適合國情的氫儲能技術路線。以美國、英ying國guo為wei代dai表biao的de發fa達da國guo家jia在zai氫qing儲chu能neng技ji術shu示shi範fan方fang麵mian已yi積ji累lei一yi定ding經jing驗yan，我wo國guo氫qing儲chu能neng發fa展zhan應ying結jie合he地di質zhi條tiao件jian和he電dian製zhi燃ran料liao技ji術shu水shui平ping，合he理li借jie鑒jian國guo外wai案an例li與yu經jing驗yan，選xuan擇ze符fu合he國guo情qing的de氫qing儲chu能neng發fa展zhan道dao路lu。
woguoxuyaojiadaqingchunengjishuyanfa。muqianqingchunenghaicunzaimingxianjishuyuchengbenwenti，yingjiaqiangguojiacengmianzhichizhengcesheji，wanshanchunengchanyeguihuahekejichuangxinzhengcetixi，shelidizhichuqinghedianzhiranliaozhuanxiangzijin，jiadakeyanjigouheqiyeyanfazhichilidu。
來源：《中國石化》雜誌
作者：劉堅 景春梅 王心楠
