作者：曹軍文, 鄭 云, 張文強, 于 波
摘 要：隨著當下以化石燃料為主的能源體系資源消耗和環(huán)境污染問題日益嚴重,能源結構轉型已經(jīng)成為世界能源體系發(fā)展的重要趨勢.能源互聯(lián)網(wǎng)是以信息傳遞為基礎,以可再生能源和核能為主要一次能源供體,以電能為核心,以儲能技術為媒介的新型能源體系,具有智能化、清潔化、操作靈活化等優(yōu)點,是未來能源結構發(fā)展的理想形式。氫能具有熱值高、無污染、可再生、長周期儲存和遠距離運輸?shù)葍?yōu)點,能夠實現(xiàn)“可再生能源→電能氫能”的多樣化轉換,可作為能量儲存、傳遞和轉換媒介在能源互聯(lián)網(wǎng)構建中發(fā)揮重要作用。該文從能源互聯(lián)網(wǎng)的概念出發(fā),闡述了氫能在能源互聯(lián)網(wǎng)中的重要地位,并結合清華大學核能與新能源技術研究院(以下簡稱核研院)在核能制氫方面的研究成果,綜述了氫能和氫儲能技術在能源互聯(lián)網(wǎng)體系下的關鍵技術的發(fā)展現(xiàn)狀,并對氫儲能技術的未來發(fā)展做出展望。
關鍵詞:氫能；清潔能源；能源互聯(lián)網(wǎng)；氫儲能技術
能源是維持人類生存、推動社會進步的基礎。 化石燃料的大規(guī)模應用推動人類社會進入快速發(fā)展階段。然而,同時也帶來了嚴重的環(huán)境污染問題. 此外,化石能源日益消耗也使得能源危機嚴重威脅人類社會的可持續(xù)發(fā)展.近些年,隨著包括可再生 能源和核能在內(nèi)的清潔能源的發(fā)展和分布式能源概 念的興起,能源行業(yè)朝著零碳排放的變革越來越受到人們關注.美國著名學者里夫金在?第三次工 業(yè)革命?一書中提出的能源互聯(lián)網(wǎng)的概念被認為是 未來能源體系發(fā)展的重要方向. 氫能是一種清潔無碳、能量密度高、轉化形式 多樣的二次能源,是推動世界未來能源體系清潔化轉型的重要媒介,在里夫金提出的能源互聯(lián)網(wǎng)概念中充當重要角色.本文從能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程 出發(fā),對氫能在能源互聯(lián)網(wǎng)中的重要地位做出了詳 盡分析,并綜述了能源互聯(lián)網(wǎng)體系下,氫氣的制 備、儲運和應用技術的發(fā)展情況.
１、能源互聯(lián)網(wǎng)
能源互聯(lián)網(wǎng)的概念出現(xiàn)時間較早,但起初并未受到過多關注.近些年,隨著化石能源日益枯竭。
清潔能源體系快速興起,能源互聯(lián)網(wǎng)的概念日益受到重視,并被賦予了新的內(nèi)涵和特征。
1.1 能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程
能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程如圖１所示，可分為概念孕育、研究起步、功能和結構系統(tǒng)化研究、關鍵 技術突破與示范項目快速發(fā)展４個階段。國外能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起步較早,其初步構想的提出可追溯到20世紀70年代,巴克敏斯特福樂在世界游戲 模擬大會上提出“全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略”是能源的最高優(yōu)選。2008年，美 國、德 國、日本分別提出 Freedm、EＧEnergy和數(shù)字電網(wǎng)項目,對能源互聯(lián)網(wǎng)的應用進行了系統(tǒng)化研究,Freedm 項目對分布 式發(fā)電和分布式儲能隨時隨地并網(wǎng)與即插即用做出了探索；EＧEnergy項目在能源生產(chǎn)者和能量消費者的雙向互動等方面做出了系統(tǒng)示范;數(shù)字電網(wǎng)項目以信息互聯(lián)網(wǎng)為基礎,對電網(wǎng)的靈活配置和智能調(diào)峰做出了實踐。
2011年,美國學者里夫金在 ?第三次工業(yè)革命?一書中指出能源互聯(lián)網(wǎng)是第三次工業(yè)革命的重要標志,并初步構建了能源互聯(lián)網(wǎng)的架構體系和基本特征,引發(fā)了能源互聯(lián)網(wǎng)在全球的 研究熱潮。特別是近幾年利用清潔能源的大量技術突破推動了能源互聯(lián)網(wǎng)進一步發(fā)展。
2018年,全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織成立,并召開了“2018全球能源互聯(lián)網(wǎng)大會”，會上首次發(fā)布了?全球能源互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)架研究?等12項創(chuàng)新成果,實現(xiàn)了能 源互聯(lián)網(wǎng)從“規(guī)劃圖”到“施工圖”、從“新理念”到 “可操作”的重要突破。
2019年,全球能源互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)展合作組織發(fā)布了歐洲能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃研究報告,提出了歐洲能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃方案、重點互聯(lián)互通工程,并進行了效益評估;澳大利亞可再生能源署發(fā)布了新的可再生能源資助計劃,把電網(wǎng)消納、氫能和減少工業(yè)碳排放作為可再生能源優(yōu)先發(fā)展領域。
國內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起步較晚,但近５年來發(fā)展速度十分迅猛。
2014年,國家能源局(以下簡稱 能源局)局長劉振亞提出能源互聯(lián)網(wǎng)實質上就是“特 高壓電網(wǎng)＋智能電網(wǎng)＋清潔能源”,并強調(diào)要大力 發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)。
2015年３月,在全國“兩會” 報告上,國務院總理李克強提出“互聯(lián)網(wǎng)＋”發(fā)展計劃。同年９月在聯(lián)合國發(fā)展峰會上,國家主席習近平宣布將能源互聯(lián)網(wǎng)由戰(zhàn)略構想上升為國家倡議。2016年３月,國家發(fā)展改革委、能源局和工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布?關于推進“互聯(lián)網(wǎng)＋”智慧 能源發(fā)展的指導意見?,提出了未來10年中國能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展藍圖,進一步奠定了未來能源互聯(lián)網(wǎng) 的發(fā)展模式。
2017年,國家能源局公布了首批55個“互聯(lián)網(wǎng)＋”智慧能源(能源互聯(lián)網(wǎng))示范項目, 能源互聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)由概念走向落地。
2019年, 由清華大學等單位主辦的“2019國家能源互聯(lián)網(wǎng)大 會”在湖南株洲召開,能源領域的諸多專家就“泛在能源、智慧互聯(lián)”的大會主題,共同梳理了能源互聯(lián)網(wǎng)在我國的推進情況,為我國日后能源結構的變革趨勢和轉型前景提出了新的展望。2020年?北京市政府工作報告?明確提出,要依托能源互聯(lián)網(wǎng)和第四代核電等重點領域優(yōu)勢,積極構建 “能源谷”。隨著能源結構轉型速度加快,構建能源互聯(lián)網(wǎng)已成為我國能源體系發(fā)展的重要方向。
1.2 能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵
里夫金提出的能源互聯(lián)網(wǎng)包含以下幾個基本元素：
１)清潔能源為主要的一次能源；
２)以氫能 為樞紐,將一次能源與電網(wǎng)、氣網(wǎng)、熱網(wǎng)、交通網(wǎng) 連為一體;
３)利用互聯(lián)網(wǎng)技術和儲能技術實現(xiàn)超 大規(guī)模分布式能源儲存和廣域能源共享;
４)燃油 車將被氫燃料電池車替代,實現(xiàn)交通電氣化的轉 變;
５)人既是能源生產(chǎn)者,也是能源消費者,傳統(tǒng) 的大型電力公司不復存在.上述能源互聯(lián)網(wǎng)的基本 內(nèi)涵主要是基于哲學和經(jīng)濟學層面的思考,并沒有 從科學和技術的層面提出具體實施模式。
隨著多年的不斷深入研究,大量學者對能源互聯(lián)網(wǎng)從不同角度進行了深入剖析和探討,逐漸提出并完善能源互聯(lián)網(wǎng)的含義和發(fā)展方向。由于能源互聯(lián)網(wǎng)是涉及多學科交叉的、具有高 度兼容性和復雜性的新型能源體系,很難進行全面而精準的定義,且不同領域的學者對其理解和認識 的側重點各不相同,短期內(nèi)很難達成共識,因此, 對已有的能源互聯(lián)網(wǎng)的定義做出了如表１的歸納. 盡管表１定義的側重點不盡相同，但從中也可以歸納出能源互聯(lián)網(wǎng)的特點:
１)泛在互聯(lián)；能源 互聯(lián)網(wǎng)能夠實現(xiàn)能源網(wǎng)絡、交通網(wǎng)絡、信息網(wǎng)絡之 間的耦合互聯(lián)；
２)對等開放；能源互聯(lián)網(wǎng)構成各層 級、多維度的開放平臺.各種清潔能源,特別是可再生清潔能源,可無歧視接入能源互聯(lián)網(wǎng);能源互 聯(lián)網(wǎng)用戶無歧視接入獲取所需要的能源及服務;能源生產(chǎn)者也可以是能源使用者,用戶的參與度大大提升;可在任何時間、任何地點支持各種能源服務,支持需求響應、輔助服務、電能購銷服務,降低能源互聯(lián)網(wǎng)峰谷差,提高其運營效益；
３)低碳高效；能源互聯(lián)網(wǎng)的一次能源供體為以可再生能源為主的清潔能源,電能和氫能是能量傳送的主要二次 能源載體,碳排放大大降低；
４)多源協(xié)同；既包括 大型能源生產(chǎn)基地規(guī)劃運行方面的協(xié)同,也包括能源傳輸和終端能源利用方面的協(xié)同。
２ 能源互聯(lián)網(wǎng)中的氫能
氫能是一種二次能源載體,具有可再生、可儲可輸、利用形式多樣等特點,將在能源互聯(lián)網(wǎng)構建中發(fā)揮重要作用。 國際能源署(InternationalEnergy Agency, IEA)對當下以化石燃料為主的能源體系和構想中 的未來的能源互聯(lián)網(wǎng)體系做了對比分析。如圖２所 示，IEA 將所有能源劃分為簡單的熱網(wǎng)、電網(wǎng)、油氣網(wǎng)３種形式，在當下的能源體系中,除了熱電產(chǎn)之外,不存在其他方式實現(xiàn)３種能源形式之間的互相耦合轉化。而在未來能源互聯(lián)網(wǎng)的構想中, 熱網(wǎng)、電網(wǎng)、油氣網(wǎng)可以實現(xiàn)深度耦合轉換,實現(xiàn)這一目標的關鍵媒介就是氫能.氫能的制備途徑多樣,在未來以清潔能源為主要一次能源供體的能源結構下,電解水制氫可提供清潔且充足的氫源;氫氣可發(fā)電、可發(fā)熱、也可用于交通燃料,因此可以打破傳統(tǒng)的熱網(wǎng)、電網(wǎng)、油氣網(wǎng)三者之間無法實現(xiàn)互相耦合轉化的壁壘,提高能源互聯(lián)網(wǎng)的操作靈活性,真正實現(xiàn)不同能源形式之間的彼此聯(lián)通、深度耦合。此外,受自然條件的影響,可再生能源具有很強的波動性和間歇性,且受地形等因素限制頗多。因此，可再生能源發(fā)電在時間尺度上具有隨機性和不穩(wěn)定性,在空間尺度上具有明顯的區(qū)域差異性, 這些問題造成了嚴重的棄風、棄水、棄光(三棄)等資源浪費問題。2018年,我國“三棄”造成的電能損失近1100億kW??h,經(jīng)濟損失約487億元.為了降低能量波動對電網(wǎng)的沖擊,實現(xiàn)能源的穩(wěn)定持續(xù)供應和廣域能源共享,發(fā)展高效的儲能技術必不 可少。氫電之間可以高效轉化,且氫氣可以實現(xiàn)長時間儲備和遠距離運輸。利用電氣轉化技術(powertogas)可以在時間尺度上實現(xiàn)電力過剩時以氫儲電，電力不足時以氫供電的高效轉化,空間尺度上實現(xiàn)能源的廣域共享。
核能是世界第二大低碳能源,作為重要的新型 能源供給形式,其發(fā)展受到廣泛關注.清華大學核研院從20世紀70年代開始研發(fā)具有第四代核能系 統(tǒng)特征的核反應堆———高溫氣冷堆(hightemperaＧ turegascooledreactor,HTGR),至今已取得重要 進展。10MW 、的測試反應堆已實現(xiàn)全功率運行，200萬噸級的示范工程正在投入建設。HTGR的出口溫度可高達1000℃，對出口熱能的充分利用可以有效提高 HTGR的能量效率,實現(xiàn)核能的高效開發(fā)應用.碘硫(IＧS)循環(huán)制氫和高溫蒸汽電解制氫(hightemperaturesteam electrolysis, HTSE)是２種利用 HTGR出口高溫熱能制氫的方式.通過將高溫熱能以熱化學或電化學的方式轉化為高品位化學能(氫能)可以最大程度提高核能利用效率,豐富核能的應用場景.核研院在大力發(fā)展先進核反應堆的同時,也在２種核能制氫形式方面投入了大量研究，為未來核能的系統(tǒng)性、多樣化發(fā)展奠定了基礎。核研院在碘硫循環(huán)制氫關鍵技術方面已取得諸多突破：成功搭建了碘硫循環(huán)制氫臺架,并進行了制氫連續(xù)運行實驗,連續(xù)運行,86h,制氫運行60h, 制氫規(guī)模達60L/h,是除日本原子能研究開發(fā)機構 (JapanAtomicEnergyAgency,JAEA)之外,唯一實現(xiàn)碘硫循環(huán)制氫連續(xù)運行的單位;建立和開發(fā)了 具有自主知識產(chǎn)權的碘硫循環(huán)全過程模擬模型和計 算軟件INETＧIS,奠定了我國碘硫循環(huán)制氫在國際 上的領先地位。在高溫電解制氫方面,核研院高溫電解制氫團 隊完成了一系列核心技術和關鍵組件的研發(fā),在高 性能電極材料制備、材料表界面精準修飾與表征、高通量電極結構設計等方面取得了一系列 進展;在先進電堆制備方面,結合材料篩選、結構設計、運行工藝摸索,解決了固體氧化物電解池(solid oxideelectrolysiscell,SOEC)系統(tǒng)水蒸氣穩(wěn)定供應、 精準控制和在線監(jiān)測等難題,成功制備了千瓦級 SOEC制氫系統(tǒng)，為我國高溫電解制氫從實驗室 階段走向規(guī)?；痉峨A段奠定了重要基礎. 氫氣作為用途多樣、可儲可輸?shù)亩文茉摧d體, 無論在可再生能源的調(diào)峰儲能,還是在新一代核能的 高效多樣化利用方面均可發(fā)揮重要作用.氫儲能系統(tǒng) 被認為是未來可行的能量儲存和轉化的方法之一。
2.1 氫儲能系統(tǒng)
以可再生能源和核能為主的清潔能源是未來能源互聯(lián)網(wǎng)體系下的主要一次能源供體，2050年可再生能源的發(fā)電量將占發(fā)電總量的約67％?？紤]到可再生能源波動性、間歇性等特點,多能互補和能量儲存與轉換技術將成為能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重 點之一。如圖３所示,氫儲能系統(tǒng)可通過以氫儲電的形式實現(xiàn)不同能源形式的轉換,并以氫能 的形式實現(xiàn)能量儲存、運輸和再利用，作為構建能源互聯(lián)網(wǎng)的關鍵媒介,氫能相關技術發(fā)展受到 世界各國的廣泛關注. 美國、日本、法國等發(fā)達國家根據(jù)國情制定了相應的氫能發(fā)展規(guī)劃,推 動本國氫能發(fā)展。
2001年,美國提出?綜合能源系統(tǒng)發(fā)展計劃?,指出大力發(fā)展微電網(wǎng)和智能電網(wǎng),以增加清潔能源利用比例。2016年,日本制定了?2050年能源與環(huán)境創(chuàng)新戰(zhàn)略計劃?,提出智慧社區(qū)建設構想,推動氫能網(wǎng)絡的全社會覆蓋。2019年,法國制定的?氫能計劃?中指出,要推進可再生能源制氫和氫電轉化技術的發(fā)展，構建能源網(wǎng)絡。 隨著國內(nèi)能源轉型和產(chǎn)業(yè)升級需求的不斷加快，國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)也進入發(fā)展快車道。
2016年，國務院發(fā)布的?“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃?中強調(diào)要開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術。2017 年,國家能源局發(fā)布的?關于促進儲能技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見?指出,儲能是智能電網(wǎng)、可再生 能源高占比能源系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分和關鍵支撐技術,支持在可再生能源消納問題突出的地區(qū)開展可再生能源儲電、儲熱、制氫等多種形 式能源存儲與輸出利用。2019年,氫能源首次寫入政府工作報告,氫能發(fā)展受到越來越多國家層面的關注。隨著可再生能源在能源體系中的占比不斷增 高,氫能和氫儲能技術將會在能源互聯(lián)網(wǎng)構建中發(fā)揮越來越重要的作用,提高能源互聯(lián)網(wǎng)能量儲存與轉化的靈活性和操作彈性.能源系統(tǒng)的新型能源互聯(lián)網(wǎng)結構轉型將會推動氫儲能系統(tǒng)中氫氣制備、儲運和轉化與利用等技術的快速發(fā)展。
2.1.1氫氣制備
氫氣制備途徑多樣,電解水制氫是理想的利用可再生能源和核能制氫的方式.主要的電解裝置包括堿性電解池(alkalineelectrolysiscell,AEC)、質子交換膜電解池和固體氧化物電解池(SOEC)。表２比較了３種電解裝置的基本電解參數(shù)，AEC是發(fā)展最為成熟的電解裝置,目前已有1000Nm３/h的商業(yè)化裝置，但是能量轉換效率低,波動響應性慢,在與可再生能源耦合方面受到限制.PEMEC技術發(fā)展相對成熟,目前處于商業(yè)化早期階段,能量轉化效率高于AEC,波動響應性快,在與可再生能源耦合制氫儲能方面具備優(yōu)勢.其貴金屬催化劑、雙極板和其他關鍵部件國產(chǎn)化率低,目前 PEMEC的成本較高,國內(nèi)還需不斷加大在關鍵材料和關鍵技術方面的研發(fā),降低成本,推動其國產(chǎn)化率提升.SOEC是電解效率和能量轉化效率最高的電解裝置,并且整個裝置不需要貴金屬成分,原材料成本低,應用形式多樣,可用于小型分布式儲能和大型集中式儲能等多種場景, 高溫工作的特點可以實現(xiàn)核熱的充分利用,被認為是十分有前景的電解裝置.目前SOEC的技術成熟度還較低,需要在關鍵材料、關鍵部件、關鍵工藝方面加深研究,推動其發(fā)展。
2.1.2 氫氣儲運
氫氣可儲可輸?shù)奶攸c是以氫能為紐帶構建能源互聯(lián)網(wǎng)的重要條件.提高儲運效率,降低儲運成本是氫氣儲運技術的發(fā)展重點.按照儲運形式的不同,氫氣儲運可分為高壓氣態(tài)儲運、液態(tài)儲運和固態(tài)儲運.表２ ３種電解裝置的基本參數(shù)比較電解方法電解電壓/V 電解效率/％ 總效率/％ AEC １．８~２．０ ５３．６~６２ ~３０ PEMEC １．５~１．６ ７７．６~８２ ~３５ SOEC １．２~１．３ ＞９０ ５２~５９ 氣態(tài)儲氫是氫氣儲運的主流方式,高壓氣態(tài)儲氫容器是氣態(tài)儲氫的關鍵裝置.目前,國外已開發(fā)出全復合輕質纖維纏繞儲罐IV 型瓶,最高儲氫壓 力為 ７０MPa。中國大規(guī)模應用的儲氫容器為３５MPa鋁內(nèi)膽碳纖維纏繞III型瓶,７０MPaIII型瓶剛開始小規(guī)模應用,７０MPaIV 型瓶尚處于研發(fā) 階段,與國外先進水平差距較大. 長管拖車高壓氣態(tài)輸運是目前氫氣的主要運輸方式,技術較為成熟。中國的長管拖車運氫壓力 為２０MPa,單車運氫量約為300kg,正在積極發(fā)展35MPa氣態(tài)運輸技術;國外采用45MPa纖維全纏繞高壓氫瓶長管拖車運氫,單車運氫可提至700kg。氣態(tài)管道輸運是實現(xiàn)氫氣大規(guī)模、長距離運輸?shù)闹匾绞?具有輸氫量大、能耗小和成本低等優(yōu)勢,是大規(guī)模氫氣輸運的重要發(fā)展方向. 液態(tài)儲運適用于長距離、運輸量大的情況,日本已經(jīng)開展了液氫駁船運輸項目,驗證液氫大規(guī)模、遠距離運輸?shù)目尚行?。中國在航天領域已成 功應用,尚無民用的液氫儲運案例.固態(tài)輸運的優(yōu) 點在于儲氫密度高、安全性更好、可實現(xiàn)氫的快速 充放.然而,目前看來,固態(tài)儲氫的缺點在于目前 的固體儲氫材料室溫下儲氫量過低,且吸附材料的 制備昂貴,商業(yè)化程度較低。
2.1.3 氫氣應用
氫氣的用途多樣,應用領域廣泛.氫氣可作為 一種高能燃料,用于航天飛機、火箭等航天行業(yè)和 公共汽車等領域;氫氣在電子工業(yè)中可用作保護氣 體,如在集成電路、電子管和顯像管等電子制品的 制備過程中都需要氫氣作為保護氣體;在食品和化 學工業(yè)中,氫氣是重要的合成原料之一.除此之 外,隨著燃料電池技術的不斷發(fā)展,氫能被逐漸應 用在燃料電池汽車等交通工具、家用電站和微型燃 料電池等日常用品、以及其他正在不斷開拓的應用 領域中.在未來能源體系中,電網(wǎng)電力不足時,氫能還可作為儲備能源為電網(wǎng)提供電力。
如圖４所示,日本對不同階段氫能在不同領 域的應用進行了分析,顯示了氫能在當下能源系 統(tǒng)中的重要位置以及未來能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的具體應用前景.目前,日本比較成熟的氫能應用包括石油精煉、光纖制造等工業(yè)制造領域和被當作高能燃料使用的航空航天領域;目前處于實用化階段的應用主要包括燃料電池汽車和家用燃料電池電站;隨著氫能相關技術的不斷進步, 未來還會進一步被用于業(yè)務產(chǎn)業(yè)用燃料電池發(fā)電、家用或特殊用途的燃料電池、不同類型的燃料電池交通工具(包括業(yè)務用車、公共汽車、列車、船、飛機)等 各種備用電源,以及更多的工業(yè)應用等。
2.2 氫儲能與其他儲能方式的比較
目前,主要的儲能方式可分為３類:
１)化 學儲能,包括液流電池、鉛酸電池、鋰離子電池等;
２)機械儲能,包括蓄水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪 儲能等;
３)電磁儲能,包括超導體儲能和超級電容 器儲能.氫儲能的基本原理是電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣,可以將其看作是化學儲能的延伸。表３歸納了不同儲能方式的能量密度、成 本、儲能期限和技術成熟度。對比可知,氫儲能相比于其他儲能方式有諸多優(yōu)點.氫儲能的能量 密度顯著高于其他儲能方式,儲能期限較長,滿 足長時間儲能的需求,可實現(xiàn)可再生能源的跨季 儲能和跨區(qū)域能量傳遞.此外,電解水制氫可以提高可再生能源利用率,減少化石燃料的使用, 提高能源體系清潔化。氫儲能成本低于電化學儲能、電磁儲能和飛輪儲能,盡管略高于發(fā)展時間較久的壓縮空氣儲能和蓄水儲能,但隨著氫氣制備和儲運技術的進一步發(fā)展,市場規(guī)模的進一步擴大,成本將會進一步降低.氫儲能是前景廣闊的可再生能源儲能方式,可在能源互聯(lián)網(wǎng)的構建方面發(fā)揮重要作用。
３ 總結與展望
能源互聯(lián)網(wǎng)是未來能源體系發(fā)展的理想狀態(tài)，能夠為人類提供更智能、更環(huán)保、更高效、更安全的能量供應結構和生產(chǎn)生活環(huán)境。儲能周期 長、效率高、能量轉換形式多 樣的氫儲能系統(tǒng)可作為重要能源轉換和傳遞媒介在能源互聯(lián)網(wǎng)構建中扮演重要角色。隨著氫能相關技術的不斷發(fā)展, 氫能有望與電能一同成為能源互聯(lián)網(wǎng)中的“兩架馬車”，以氫 電相互轉化提高可再生能源和核能利用率和操作彈性，構建出轉換靈活、傳遞高效的能量流.。目前，氫能相關技術還不夠成熟，有諸多問題需要解決，如氫氣制氫方面,清潔一次能源與電解水裝置的耦合技術、制氫裝置的關鍵材料研發(fā)等;氫氣儲運方面,輕量化高壓氣態(tài)儲氫容器、液態(tài)儲運民用化發(fā)展、高效固態(tài)儲氫材料等。上述關鍵技 術瓶頸的深入研發(fā)和突破,將對提高一次能源利用率、推動我國能源體系清潔化和智能化轉型具有重要意義。
