中國儲能網(wǎng)訊：近年來，中國可再生能源發(fā)電裝機量增速迅猛，與此同時，用電高峰期時由于氣象因素導致的發(fā)電不足或是用電低谷期大量可再生清潔能源難以有效利用等供需不匹配的矛盾日益凸顯。另一方面，巨大的環(huán)境壓力讓二氧化碳（CO2）減排刻不容緩。Power-to-Gas (PtG)是一項將電能轉化為高能量密度的可燃氣體的化學儲能技術，電離產(chǎn)生的氫氣（H2）與捕集的CO2可人工合成甲烷，從而用于再發(fā)電或戰(zhàn)略儲能等以達到碳中和目的。
中國科學院武漢巖土力學研究所研究員李琦團隊多年來與德國亥姆霍茲波茨坦地球科學研究中心(GFZ)教授Michael Kühn團隊一直進行PtG地質儲能技術合作研究。針對PtG地質儲能技術流程、地質儲能模式以及全球示范項目開展了詳細的調查研究。就PtG地質儲能技術而言，電離與甲烷化仍是制約系統(tǒng)能效的關鍵基礎技術。地質儲層中的儲能主要分為甲烷與二氧化碳同層存儲與分層存儲。同層存儲中以二氧化碳作為墊層氣存儲甲烷會顯著提升甲烷的采出率，但兩種氣體混合區(qū)域大小的控制與優(yōu)化是需要進一步研究的方向。分層存儲避免了混合問題，但該技術的應用有著較為苛刻的地質條件要求以及大量甲烷氣體永久存留儲層中無法采出的資源浪費問題。當前，歐洲各國制定的能源戰(zhàn)略凸顯了PtG技術的廣闊前景，尤其德國已經(jīng)開展了大量PtG技術與場地應用研究，我國在該領域的研究尚處于起步階段。基于全球進展和中德之間的技術現(xiàn)狀，雙方團隊對該技術的技術經(jīng)濟性、生態(tài)影響、在中國應用的機遇與挑戰(zhàn)以及未來研發(fā)重點等一系列問題做出了詳細的分析和展望。一系列結果表明，相較于傳統(tǒng)儲能技術，PtG地質儲能技術的經(jīng)濟性具有較強的競爭力。此外，目前我國碳封存（CCS）與天然氣地下儲存的工程示范和現(xiàn)場應用也可為該技術在我國的應用提供較強的理論和實踐依據(jù)，但進一步的選址、能效、環(huán)境風險等一系列技術挑戰(zhàn)仍有待進一步研究。
中德最新一期的合作研究成果已經(jīng)在線發(fā)表于國際工程技術期刊Renewable & Sustainable Energy Reviews。該研究成果得到中國CDM基金（No. 2013085）和國家留學基金委（No. 201804910875）的共同資助。
PtG地質儲能技術流程圖
