科普 | 未来的新能源储能主流？一文读懂氢储能

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科普 | 未来的新能源储能主流？一文读懂氢储能

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https://h2.in-en.com/html/h2-2438344.shtml

氢能作为一种低碳新能源，是实现能源转型的关键载体。氢储能作为新型储能方式，具有放电时间长、容量规模大、经济性高、储运灵活和对环境友好等优势，能有效补充其他储能的不足。本文将为您详细介绍氢储能的技术原理、应用场景、优势与挑战以及未来发展前景。

氢储能：从“电氢电”到“电氢”

氢储能是利用电力和氢能的互变性而发展起来的。氢储能既可以储电，又可以储氢及其衍生物（如氨、甲醇）。狭义的氢储能是基于“电氢电”(Power-to-Power，P2P)的转换过程，主要包含电解槽、储氢罐和燃料电池等装置。利用低谷期富余的新能源电能进行电解水制氢，储存起来或供下游产业使用；在用电高峰期时，储存起来的氢能可利用燃料电池进行发电并入公共电网。

图 1 氢储能狭义“电氢电”示意图

广义的氢储能强调“电氢”单向转换，以气态、液态或固态等形式存储氢气(Power-to-Gas，P2G)，或者转化为甲醇和氨气等化学衍生物(Power-to-X，P2X)进行更安全地储存。

图 2 氢储能广义“电氢”示意图

氢储能：新型电力系统的重要补充

随着储能成为源网荷储新型电力系统不可或缺的第四要素，氢储能可以实现小时至季节的长时间、跨季节储存，运输方式多元，不受输配电网络的限制，能够在电源侧、电网侧、用户侧起到平抑风光出力波动、跟踪计划出力曲线、提供调峰辅助容量、参与电力需求响应、缓解输配线路阻塞等辅助作用，将成为新型电力系统的重要补充。

图 3 氢储能与新型能源体系图

在电源侧，氢储能可以减少弃电、平抑波动。在电网侧，氢储能可以提供调峰容量和缓解输变线路阻塞。在用户侧，氢储能可以实现电价差额套利以及作为应急备用电源。

氢储能：优势与挑战并存

氢储能储存容量、放电时长等性能指标优势明显，但投资成本和转化效率有一定差距。氢储能的能量密度可达140MJ/kg，是锂电池等电化学储能的100多倍。在热值上，氢气热值可达120MJ/kg，是煤炭、天然气、石油等传统化石能源的3-4倍。氢储能在放电时间（小时至季度）和容量规模（百吉瓦级别）上的优势比其他储能明显。

图 4 各类储能在放电时间和容量性能的对比

然而，在转化效率上，氢储能“电—氢”转化过程的碱性电解水、PEM电解水和固体氧化物(SO)电解水制氢效率分别为63%—70%、56%—60%和74%—81%，而“氢—电”转化过程的燃料电池发电效率仅为50%—60%，能量损失高于其他常用的储能技术。在成本方面，氢储能系统成本约为13000元/kW，远高于抽水蓄能（7000元/kW）与电化学储能（2000元/kW）等其他储能方式。