氫儲能(Hydrogen energy storage)是一種應用在特定環境下的儲能技術，其本質是儲氫，即將易燃易爆的氫氣以穩定的形式儲存，以更少的總質量蘊藏更多的能量。氫儲能不受地域限制，具有大容量、存儲時間長、不易衰減、以及使用靈活等特點，能有效補充其他儲能的不足，助力新型電力系統的發展，或將成為大規模儲能的重要技術方向。

未來大規模儲能的重要技術

在國家 “碳達峰、碳中和”發展目標和構建以新能源為主體的新型電力系統的戰略部署下，能源電力清潔低碳是未來發展的必然趨勢。

氫在地球上主要以化合態的形式出現，其構成了宇宙質量的75%，分布廣泛。相比傳統能源，氫被譽為21世紀最清潔能源，是未來二次能源體系中電能的重要補充。

氫能作為一種低碳新能源、新原料，是實現能源轉型的關鍵載體。氫儲能是一種新型儲能，有效補充電化學儲能的不足，將在新型電力系統建設中發揮重要作用。

在低碳發展和能源轉型的背景下，氫能產業迎來了新的發展機遇。國家層面，國內氫能產業加速規劃布局，《國家創新驅動發展戰略綱要》《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》等文件均鼓勵氫能產業發展。

氫能源產業鏈示意圖

氫儲能工作原理

氫儲能技術利用了電→氫→電的互變性，基本原理就是將水電解得到氫氣和氧氣。

氫燃料電池發電原理圖

在可再生能源發電系統中，電力間歇產生和傳輸被限的現象常有發生，利用富余的、非高峰的或低質量的電力大規模制氫，將電能轉化為氫能儲存起來；在電力輸出不足時利用氫氣通過燃料電池或其它方式轉換為電能輸送上網。

氫燃料電池能量轉化過程

產業優勢與短板

產業優勢：氫儲能作為一種清潔、高效、可持續的無碳能源存儲技術，其具有其他儲能技術無法比擬的優勢：

●原料簡單，沒有資源焦慮問題：氫能可通過直流電，直接電解地球上的水得到氫氣；

●可作為新型電力系統的有效補充：氫能可作為有效媒介，將棄光或棄風資源儲存起來，解決新能源發電間歇性、隨機性導致的廢棄問題；

●極強的時間和空間維度跨越性：光伏、風電等新型能源存在季節性波動和空間分布的不均。氫儲能具備更長的儲能時長及極高的儲存容量，有望成為長時間、跨區域儲能的有效解決方案；

●極大的能量密度和熱值：氫儲能的能量密度可達140MJ/kg，是鋰電池等電化學儲能的100多倍，可以以更小的體積存儲更多的能量，有效避免能量浪費的現象。在熱值上，氫氣熱值可達120MJ/kg，是煤炭、天然氣、石油等傳統化石能源的3-4倍。

各類儲能技術的評價指標不同，其應用范圍也不盡相同。如下圖所示，無論是儲能時長還是儲存容量方面，氫儲能都有著絕對的優勢。

產業短板：

●電力系統仍未完全脫碳：目前生產氫能的過程并非完全零碳；

●氫氣的儲存和運輸過程中存在一定的安全風險，需要采取合理的措施來確保安全；

●產氫成本過高：電解水過程中，通常電費占制備成本的80%左右，投資成本高；

●產氫效率偏低：目前氫儲能的整體電→氫→電的能量效率僅為30%左右，能量損失高于其他常用的儲能技術。

技術關鍵

儲氫技術可分為物理儲氫（技術最為成熟）、化學儲氫、地下儲氫和其他儲氫，具體可細分為12種儲氫方式。物理儲氫主要有高壓氣態儲氫和低溫液態儲氫；化學儲氫主要有配位氫化物儲氫、無機化合物儲氫、有機液體儲氫、液氨儲氫與甲醇儲氫。

未來，隨著氫儲能的技術發展和規模化應用，氫儲能的成本將大幅下降，對服務碳達峰碳中和，推動能源清潔低碳轉型有深刻意義。