相比傳統(tǒng)能源，氫能源環(huán)保且可持續(xù)發(fā)展，化學(xué)反應(yīng)后只產(chǎn)生水，具有零污染、高效率、適合遠(yuǎn)距離輸送的特點(diǎn)。氫能源可以實(shí)現(xiàn)氣、液、固三態(tài)存儲，存儲過程自耗少、能量密度高、生產(chǎn)方式多樣。

為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)，我國電力行業(yè)的減碳壓力不容小覷，同時(shí)也孕育著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。氫能源將會迎來新的發(fā)展機(jī)會，在減碳進(jìn)程中扮演重要角色。

隨著我國可再生能源發(fā)電量逐年增多、裝機(jī)容量占比不斷增大，氫儲能系統(tǒng)可參與并網(wǎng)消納，有效減少棄風(fēng)棄光率，提高可再生能源綜合收益。隨著新能源平臺的入駐，新能源設(shè)備越來越普及。那么結(jié)合國內(nèi)外氫能源發(fā)展現(xiàn)狀，分析當(dāng)前氫儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及制約因素，研究其在電力行業(yè)中的應(yīng)用模式；結(jié)合相關(guān)政策研究，提出未來氫儲能系統(tǒng)發(fā)展建議。

氫能源發(fā)展概述

目前廣泛推廣的氫能源主要指氫氣的化學(xué)能，即氫氣通過氧化反應(yīng)所釋放的能量。氫能源可替代傳統(tǒng)化石能源作為交通工具的動力燃料，也可替代煤炭、天然氣成為電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)的能源燃料，氫能源的完整產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D如圖1所示。

氫氣的熱值是汽油的3倍、焦炭的4.5倍，化學(xué)反應(yīng)后僅產(chǎn)生對環(huán)境無污染的水。氫能源是二次能源，需要消耗一次能源來制取，氫氣的獲取途徑主要有化石能源制氫和可再生能源制氫。

國外氫能源發(fā)展現(xiàn)狀

日本在燃料電池關(guān)鍵技術(shù)和商業(yè)化應(yīng)用方面處于世界領(lǐng)先地位，其2017年發(fā)布的《氫能源基本戰(zhàn)略》明確了到2050年建成氫能社會的目標(biāo)。日本氫能與燃料電池領(lǐng)域技術(shù)全面，專利數(shù)量居全球第一。
美國將10月8日定為“氫能與燃料電池日”，其對氫能產(chǎn)業(yè)的重視可見一斑。美國規(guī)劃制定了從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的完整發(fā)展路線，時(shí)間從2000年一直持續(xù)到2040年。此外，美國對運(yùn)行的氫能基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)行30%~50%的稅收抵免。歐盟規(guī)劃2050年氫燃料電池汽車占家用車比重達(dá)35%。2014年，歐盟啟動Horizon計(jì)劃，在氫能和燃料電池領(lǐng)域的總預(yù)算達(dá)到220億歐元。目前，歐洲正在運(yùn)行的加氫站數(shù)量居全球第一，氫能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策效果顯著。

國內(nèi)氫能源發(fā)展現(xiàn)狀方法論很重要

近年來，我國高度重視氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在科技專項(xiàng)、創(chuàng)新工程等方面進(jìn)行了重點(diǎn)布局，取得了一定成效。當(dāng)前國內(nèi)制氫主要還是依靠化石能源，電解水制氫占比非常有限。隨著氫儲能相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和建造成本的下降，未來風(fēng)、光等可再生能源制氫的規(guī)模會越來越大，我國氫能源結(jié)構(gòu)會越來越清潔。總體來說，制約我國氫能源發(fā)展的還是燃料電池電堆和關(guān)鍵材料。國產(chǎn)電堆在功率密度、系統(tǒng)功率、壽命等方面與先進(jìn)水平相比還有差距；質(zhì)子交換膜、催化劑、膜電極等關(guān)鍵材料和高壓比空壓機(jī)、氫氣循環(huán)泵等關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口，產(chǎn)品價(jià)格較高，國內(nèi)外燃料電池關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對比如表1所示。