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氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源。氫能可分為綠氫、灰氫、藍氫等。其中，綠氫是指利用可再生能源發(fā)電，通過電解方式制取的氫。綠氫在制取過程中基本不產生溫室氣體，是目前氫能發(fā)展的主要趨勢。
氫儲能是以氫能為核心能源載體，基于電解水制氫、氫儲運及氫能多元應用技術發(fā)展起來的一種新型儲能技術。從概念上講，氫儲能有廣義和狹義之分。狹義的氫儲能基于“電—氫—電”的轉換過程，利用富余的新能源發(fā)電進行電解水制氫并存儲，在用電高峰期時，儲存起來的氫能可利用燃料電池或氫燃機進行發(fā)電以及熱電聯(lián)供。廣義的氫儲能強調“電—氫”單向轉換，將電能轉化為氫進行存儲，靈活應用于多個領域。
在氫儲能的全鏈條能量轉化過程中，關鍵技術包括電解水制氫、氫儲運和氫發(fā)電技術等。電解水制氫是一種清潔的制氫方式，技術工藝過程簡單，產品純度高。根據(jù)技術路線的不同，可將電解水制氫技術分為堿性電解水制氫、質子交換膜電解水制氫、陰離子交換膜電解水制氫和固體氧化物電解水制氫四類。當前在運電解水制氫項目以堿性電解水制氫為主，質子交換膜電解水制氫為輔，陰離子交換膜電解水制氫等技術還處于基礎研發(fā)或試點示范階段。
氫儲運是連接氫的生產和利用的關鍵環(huán)節(jié)。開發(fā)安全、大容量、低成本、靈活方便的氫儲運技術是氫儲能高效應用的關鍵。目前，氫儲運技術可以分為高壓氣態(tài)儲運氫、低溫液態(tài)儲運氫、固態(tài)儲運氫和有機液體及氨儲運氫等，另外還有一些新興的儲氫方式，如地下存儲。
氫能發(fā)電主要通過氫燃料電池、氫燃機發(fā)電兩種技術路線實現(xiàn)。氫燃料電池通過電化學反應，直接將氫燃料中的化學能轉變?yōu)殡娔?，具有工況平穩(wěn)、體積小、零排放的優(yōu)點。但單體容量小，主要用于靠近用戶的分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)或中小型分布式電站。相對于燃料電池發(fā)電，氫燃機發(fā)電具有單機功率大的優(yōu)點，且可依托現(xiàn)有成熟的燃氣輪機工業(yè)體系，發(fā)揮氫氣擴散系數(shù)大，混合氣均勻程度高，燃燒充分的優(yōu)勢，實現(xiàn)穩(wěn)定高效的燃燒。
氫儲能可通過“電—氫”轉換模式，建立電力與其他領域的耦合協(xié)同，應用場景豐富。
在新能源裝機占比高、系統(tǒng)調峰運行壓力大的地區(qū)，氫儲能通過“電—氫—電”雙向發(fā)揮作用，滿足用電負荷需求，起到日內調節(jié)作用。應對電源—負荷季節(jié)性差異、極端天氣帶來的保供壓力，氫儲能可以跨季節(jié)、長周期儲能，較電化學儲能更具有經濟性。
在海島等配電基礎設施建設滯后地區(qū)，可采用“新能源+氫儲能+燃料電池”發(fā)電方式，通過氫燃料電池提供電源，解決供電問題，并可以熱電聯(lián)產聯(lián)供的方式滿足多種用能需求。
此外，不同區(qū)域的資源稟賦不同。例如，青海白天光伏發(fā)電量大，晚上全時段電源不足，可通過氫儲能技術實現(xiàn)“電—氫—電”大規(guī)模轉化利用。湖南白天依托特高壓送電和本地光伏自發(fā)，晚高峰供電不足，可通過氫儲能實現(xiàn)“氫—電”轉化，保障晚高峰用電。目前，“沙戈荒”地區(qū)是我國超前布局氫儲能的主要場景。
現(xiàn)階段，受技術、成本、標準等因素制約，氫儲能仍面臨制氫成本高，大規(guī)模儲運技術不成熟，項目落地周期長等諸多挑戰(zhàn)。目前，氫儲能在我國處于商業(yè)化初期階段，還將從試點試驗朝著適應規(guī)?；瘧玫姆较虬l(fā)展。
2022年7月，國內首個海島綠氫綜合能源示范工程——國家電網(wǎng)浙江臺州大陳島氫能綜合利用示范工程投運，工程在全國海島氫能的綜合利用和商業(yè)模式探索中發(fā)揮示范作用。同月，國內首座兆瓦級氫能綜合利用示范站——安徽六安兆瓦級氫能綜合利用示范站投運，實現(xiàn)了首次氫電協(xié)同參與調度側并網(wǎng)聯(lián)調，標志著大容量儲氫發(fā)電從實驗室走向了實證階段。
