本文讨论了氢储能在中国新型电力体系中的使用代价、应战和瞻望。文章阐发了氢储能相对其他储能手艺的劣势，并构建了氢储能在新型电力体系中的使用代价系统。同时，文章也指出了今朝氢储能面对的服从低和本钱高档应战。

　　放慢开展氢能财产，是应对完成“碳达峰、碳中和”目的和保证国度能源宁静的计谋挑选。氢储能具有跨时节、跨地区和大范围存储的劣势，在能量维度、工夫维度和空间维度上具有凸起劣势，在新型电力体系的“源网荷”各个环节均有很强的使用代价，可在新型电力体系建立中阐扬主要感化。

　　中国工程院院刊《中国工程科学》2022年第3期刊发华北电力大学能源电力立异研讨院刘开国传授研讨团队的《氢储能在我国新型电力体系中的使用代价、应战及瞻望》一文。文章分析了氢储能相对其他储能手艺的劣势，论述了新型电力体系对氢能的诉求，并构建了氢储能在新型电力体系“源网荷”中的使用代价系统;文章能够增进氢储能财产与新型电力体系建立的有机交融，驱动电力、交通、修建和产业等部分的碳排放快速达峰。

　　我国能源资本天禀的特性是“富煤、缺油、少气”，能源构造次要以煤炭为主，原油和自然气资本的对外依存度较高。2014年6月，习总就鞭策能源消费和消耗提出“四个、一个协作”的能源开展计谋思惟，为促进我国能源干净低碳转型开展指清楚明了标的目的。“十三五”期间，我国能源消耗构造连续优化，非化石能源消耗比重从12.1%进步至15.9%，均匀每一年进步了0.76个百分点。

　　面临环球性的天气危急，中国在2020年9月向天下慎重许诺：我国二氧化碳排放力图于2030年前到达峰值，勤奋夺取2060年前完成碳中和。2020年我国全社会碳排放约1.06×1010 t，此中电力行业碳排放约4.6×109 t，占比高达43.4%。在此情势下，电力行业负担着“双碳”目的完成的主要汗青任务，将负担着主力军的枢纽脚色。

　　2021年中心财经委员会第九次集会指出：要构建以新能源为主体的新型电力体系。新型电力体系的内在是：以新能源为供应主体、以确保能源电力宁静为根本条件、以满意经济社会开展电力需求为主要目的，以刚强智能电网为关键平台，以“源网荷储”互动与多能互补为支持，具有干净低碳、宁静可控、灵敏高效、智能友爱、开放互动的根本特性。氢能是一种滥觞丰硕、绿色低碳、使用普遍的二次能源，将为新型电力体系的宁静低碳建立阐扬主要代价。2022年3月，国度开展和变革委员会公布《氢能财产开展中持久计划(20212035年)》，氢能的计谋定位被提拔到了将来国度能源系统的主要构成部门。

　　今朝，很多国表里支流机构对氢能在终端能源的消耗比重停止了猜测。国际氢能委员会公布的陈述《氢能范围化环球能源转型的可连续路子》估计到2050年，在将温度升幅掌握在2 ℃条件下，氢能将负担环球18%的终端能源消耗(约80 EJ)，整年的二氧化碳排放量可以较如今削减约6×109 t。

　　美国燃料电池和氢能协会(FCHEA)公布的陈述《美国氢能经济道路图减排及驱动氢能在全美完成增加》估计到2050年，氢能将满意美国终端能源需求的14%。欧盟委员会公布的两项计谋方案《欧盟氢能计谋》和《欧盟能源体系集成计谋》估计到2050年，氢能能够满意全欧盟24%的终端能源需求。

　　从中国范畴来看，按照中国氢能源及燃料电池财产立异计谋同盟(简称“中国氢能同盟”)猜测，到2030年中国氢气需求量将到达3.5×107 t，在终端能源系统中占比5%，到2050年氢气需求量靠近6×107 t，氢能将在中国终端能源系统中占比最少到达10%，可减排约7×108 t二氧化碳;《中国氢能财产开展陈述2020》和《2021中国能源化工财产开展陈述》得出2050年氢能在我国能源系统中占比10%的不异结论。

　　与上述时点差别，《中国氢能源及燃料电池财产2020》估计在2060年氢能在我国终端能源消耗中占比将达20%阁下。综合以上数据，守旧估量2050年氢能在我国终端能源系统占比将达10%。氢能将与电能耦合互补，配合成为我国终端能源系统的主要消耗主体。

　　当前关于氢储能的综述性研讨较多存眷手艺研发与使用停顿、可再生能源体系集成等方面，而针对氢储能在新型电力体系中的使用代价阐发研讨较为匮乏。针关于此，本文从我国新型电力体系“源网荷”各个环节对氢储能的使用代价停止梳理和归结球盟会，力图深化讨论氢储能在新型电力体系中使用存在的应战并瞻望将来开展。经由过程本文的研讨，能够增进氢储能财产与新型电力体系建立的有机交融，驱动电力、交通、修建和产业等部分的碳排放快速达峰。

　　比年来，我国新能源开展势头迅猛。停止2021年年末，我国新能源发电装机到达7.26×108 kW，此中风电3.28×108 kW、太阳能发电3.07×108 kW，别离持续12年和7年稳居环球首位。因为新能源的间歇性特性，加上输电容量有限，弃风和弃光成绩跟着新型电力体系中风电、光伏浸透率的不竭增长将日趋凸起。

　　别的球盟会，在持续无风、无光等极度气候下，将形成新型电力体系电力供给牢靠性大幅降落以至呈现大面积缺电征象。储能作为主要的调理资本，关于增进新能源高比例消纳和保证电力电量及时均衡具有主要感化。2021年7月，国度开展和变革委员会、国度能源局公布的《关于放慢鞭策新型储能开展的指点定见》提出，2030年新型储能装机范围到达30 GW以上，初次从政策层面明白和量化了储能财产开展目的。

　　现有的储能体系次要分为五类：机器储能、电化学储能、电磁储能、热储能和化学储能。机器储能次要包罗抽水蓄能、紧缩氛围储能和飞轮储能等;电化学储能次要包罗铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流电池;电磁储能包罗超等电容器储能和超导储能;热储能是将热能贮存在隔热容器的序言中，合时完成热能间接操纵大概热发电;化学储能是指操纵氢等化学物作为能量的载体。

　　储能即贮存能量，按照能量情势的差别，储能又能够分为电储能、热储能和氢储能三类。机器储能、电化学储能和电磁储能属于电储能，目标是储电，合用于充放电短周期内确当场利用。

　　氢储能是一种新型储能，在能量维度、工夫维度和空间维度上具有凸起劣势，可在新型电力体系建立中阐扬主要感化。氢储能手艺是操纵电力和氢能的互变性而开展起来的。氢储能既能够储电，又能够储氢及其衍生物(如氨、甲醇)。狭义的氢储能是基于“电 ‒ 氢 ‒ 电”(Power-to-Power，P2P)的转换历程，次要包罗电解槽、储氢罐和燃料电池等安装。

　　操纵低谷期充裕的新能源电能停止电解水制氢，贮存起来或供下流财产利用;在用电顶峰期时，贮存起来的氢能可操纵燃料电池停止发电并入大众电网。广义的氢储能夸大“电 ‒ 氢”单向转换，以气态、液态或固态等情势存储氢气(Power-to-Gas，P2G)，大概转化为甲醇和氨气等化学衍生物(Power-to-X，P2X)停止更宁静地贮存。

　　①在新能源消纳方面，氢储能在放电工夫(小时至季度)和容量范围(百吉瓦级别)上的劣势比其他储能较着，如图1所示;

　　②在范围储能经济性方面，跟着储能工夫的增长，储能体系的边沿代价降落，可承担的总本钱也将降落，范围化储氢比储电的本钱要低一个数目级;

　　③在储运方法灵敏性方面，氢储能可接纳长管拖车、管道输氢、自然气掺氢、特高压输电 ‒ 受端制氢和液氨等方法;

　　④在天文限定与生态庇护上，相较于抽水蓄能和紧缩氛围储能等大范围储能手艺，氢储能不需求特定的天文前提且不会破环生态情况。

　　2020年12月，美国能源部(DOE)公布了储能大应战道路图，这是美国公布的首个关于储能的综合性计谋，氢储能是此中的次要讨论工具。按照美国国度可再生能源尝试室(NREL)猜测，到2050年，连续放电工夫12 h以上的长时储能的装机容量将会明显增加，在将来30年将会布置装机容量为125 GW到680 GW的长时储能。按照Hydrogen Council研讨陈述，当可再生能源份额到达60%~70%以上时，对氢储能的需求会显现出指数增加势态。

　　停止2021年11月，天下次要兴旺国度在运营的氢储能设备已有9座，均散布在欧盟，如表1所示。

　　今朝，海内也有大批氢储能项目已正式运转或试运转。安徽六安兆瓦级制氢综合操纵树模工程是海内首坐兆瓦级氢储能电站，操纵1 MW质子交流膜电解制氢和余热操纵手艺，完成电解制氢、储氢、售氢、氢能发电等功用。

　　宁夏宝丰一体化太阳能电解水制氢储能及综合使用树模项目为环球单厂范围最大、单台产能最大的电解水制氢项目，接纳新能源发电 ‒ 电解水制绿氢 ‒ 绿氧直供煤化工的形式，包罗2×105 kW光伏发电安装和产能为每小时2×104 m3的电解水制氢安装，项目投产后每一年可削减二氧化碳排放约4.45×105 t。大陈岛氢能综合操纵树模工程是天下首个海岛“绿氢”综合能源树模项目，经由过程构建基于100%新能源发电的制氢 ‒ 储氢 ‒ 燃料电池热电联供体系，完成干净能源百分百消纳与全历程零碳供能。

　　与其他燃料比拟，氢的质量能量密度大，但体积能量密度低(汽油的1/3000)，因而构建氢储能体系的主要条件早提之一是在较高体积能量密度下贮存氢气。今朝，次要储氢方法能够分为物理储氢和化学储氢。物理储氢包罗高压气态贮存手艺、高温液态贮存手艺和地质储氢手艺;化学储氢包罗固态贮存手艺、有机液态储氢手艺和液氨储氢手艺。差别储氢手艺的密度如表2所示。

　　(1)高压气态贮存手艺。高压气态储氢是指在高压下，将氢气紧缩，以高密度气态情势贮存于特定容器中，是今朝使用最普遍的储氢方法。相对其他储氢手艺，其具有本钱较低、能耗低、易脱氢、事情前提较宽松等特性，是今朝最经常使用而且开展最成熟的储氢手艺，其难点次要集合在储氢容器的研制上。今朝，储氢容器凡是为耐高压的钢制气瓶，次要包罗金属储罐、金属内衬纤维环绕纠缠储罐和全复合轻质纤维环绕纠缠储罐。

　　(2)高温液态贮存手艺。高温液态储氢将氢气冷却至-253 ℃，液化贮存于高温绝热液氢罐中，储氢密度可达约71 kg/m3，体积密度为气态时的845倍，完成高效储氢，其运送服从高于气态氢。但液氢安装一次性投资较大，液化过程当中能耗较高，贮存过程当中有必然的蒸发丧失，其蒸发率与储氢罐容积有关，大储罐的蒸发率远低于小储罐。海内液态储氢使用本钱较高，目上次要用于航天航空范畴及军事范畴。北京航天实验手艺研讨所(101所)和北京中科富海高温科技有限公司等正在打破相干中心配备。

　　(3)地质储氢手艺。氢气地质贮存是氢能大范围和持久贮存的最好挑选。国际上，按照现有的天文前提，挑选盐穴、烧毁矿井、油气井和含水层大范围持久贮存紧缩氢气的方法。这类储氢本钱低，约0.6美圆/kg，服从约为98%。从详细国度来看，美国具有最大的可贮存氢的盐穴(1×104~2×104 t)，英国有3个盐穴能够贮存1000 t氢气，德国方案于2023年建立1个氢气的盐穴贮存树模项目(3500 t)。

　　与物理储氢差别，化学储氢计划普通经由过程操纵贮存介质与氢气分离为不变化合物的方法完成氢贮存。用氢时，经由过程加热或其他方法使化合物分束缚氢，同时收受接管贮存介质。按照贮存介质品种差别，化学储氢手艺次要包罗金属氢化物储氢、液态有机氢载体储氢、无机物储氢、液氨储氢等。与高压气态储氢和高温液态储氢比拟，化学储氢手艺成熟度相对较低，今朝多在尝试室、树模项目环节。

　　(1)固态贮存手艺。固态储氢是操纵氢气和储氢质料之间发作物理或化学反响从而转化为固溶体大概氢化物的情势停止氢气贮存。固态储氢质料次要可分为物理吸附储氢和化学氢化物储氢。相较于高压气态和高温液态储氢，其储氢体积密度较大、储氢压力小、运输便利、宁静性高、可反复操纵等长处，合用于对体积请求较严厉的使用处景，是最具开展潜力的一种储氢方法。但其对储氢质料请求较高，今朝，各类质料大都处于研讨阶段。

　　(2)有机液态储氢。有机液态储氢是经由过程不饱和液体有机物的可逆加氢和脱氢反响来完成氢能贮存的办法。该手艺先将液体有机氢能载体催化加氢储能，再将加氢后的液体运送至各站点分发，最初输入脱氢反响安装中发作催化脱氢反响，开释氢能。有机液态储氢具有较高储氢密度，在情况前提下便可储氢，宁静便利，可完成跨时节、跨地域的持久贮存，便于长间隔运输，但也存在用度高，氢气纯度不敷等缺陷。

　　(3)液氨储氢手艺。氢与氮气在催化剂感化下分解液氨，以液氨情势储运。液氨在常压、约400 ℃下分束缚氢。比拟于高温液态储氢手艺请求的极低氢液化温度(-253 ℃)，氨在一个大气压下的液化温度要高很多(-33 ℃)，“氢 ‒ 氨 ‒ 氢”方法的耗能、完成难度及运输难度相对更低。同时，液氨储氢中体储蓄储存氢密度比液氢高1.7倍，更远高于长管拖车式气态储氢手艺。该手艺在长间隔氢能储运中有必然劣势。

　　① 从发电侧形状上看，将从以火电为主转向以风、光等新能源发电为主。特性变革方面，从高碳电力体系变成低碳电力体系、从持续可控电源变成随机颠簸电源。

　　② 从电网侧形状上看，将从单一大电网演化为大电网与微电网互补并存。特性变革方面，从刚性电网变成灵敏韧性电网、电网数字化程度从低到高。

　　③ 从用户侧形状来看，将从电力消耗者改变为电力“产消者”。特性变革方面，从静态负荷资本改变为静态可调负荷资本、从单向电能供应变成双向电能互济、终端电能替换比例从低到高。

　　④ 从电能均衡方法上看，将由“源随荷动”改变为“源网荷储”互动。特性变革方面，从自上而下调理形式变成全网协同的调理形式、从及时均衡形式变成非完整及时均衡形式。

　　⑤ 从手艺根底形状上看，将从以同步机为主的机器电磁体系变成以同步机和电力电子装备配合主导的混淆体系。特性变革方面，从高动弹惯量体系变成弱动弹惯量体系。

　　① 构建新型电力体系的中心是新能源成为主体电源后怎样完成差别工夫标准上的功率与能量均衡，其枢纽在于兼顾开展差别功用定位的储能。电化学储能次要处理体系短时间标准的功率均衡，难以应对周、月、季等持久标准下的能量不均衡成绩，亟需引入先辈的长时储能手艺。

　　② 跟着新能源逐渐代替化石能源装机，能量在空间上的不均衡性愈发凸显。现阶段调峰资本以火机电组、抽水蓄能电站为主，跨地区调峰才能受输配电收集规划和容量的限定，且跟着煤机电组的提早退役和抽水蓄能电站开辟殆尽，将来调理才能有限，亟需引入大范围、跨地区的新兴调峰手腕。

　　③ 电能替换是完成碳中和目的的主要手腕。但是，纯真依托电气化难以完成重卡运输、铁路货运、航空航天等交通范畴和冶金、水泥、化工等产业范畴的深度脱碳，新型电力体系亟需与其他深度脱碳的能源种类停止有机交融。

　　① 氢能够多种方法停止贮存，如高压紧缩、高温液化、固体储氢、转化为液体燃料或与自然气混淆贮存在自然气根底设备中，从而完成小时至时节的长工夫、跨时节贮存;

　　② 液态氢能量密度大(143 MJ/kg，可折算为40 kWhkg)，约为汽油、柴油、自然气的2.7倍、电化学储能(按照品种差别，在100~240 Wh/kg)的百倍，氢储能是少有的可以贮存百吉瓦时以上的方法，且氢气的运输方法多元，不受输配电收集的限定，从而完成大范围、跨地区调峰。

　　③ 氢能作为高能量密度、高熄灭热值的燃料，可在重卡运输、铁路货运、航运和航天等交通使用处景阐扬主要感化;与此同时，氢能仍是一种主要的产业质料，绿色氢能可用于替换化石燃料作为冶金、水泥和化工等产业范畴的复原剂。

　　氢储能在新型电力体系中的定位有别于电化学储能，次要是长周期、跨时节、大范围和跨空间贮存的感化，在新型电力体系“源网荷”中具有丰硕的使用处景，如图3所示。

　　因为光伏、风力等新能源着力具有自然的颠簸性，弃光、弃风成绩不断存在于电力体系中。跟着我国“双碳”目的下新能源装机和发电量的快速增加，将来新能源消纳仍有较大隐忧。因而，操纵广义氢储能将没法并网的电能当场转化为绿氢，不只能够处理新能源消纳成绩，并可为本地产业、交通和修建等范畴供给干净便宜的氢能，耽误绿色财产链条。国度能源局统计数据显现，2020年我国弃水、弃风和弃光电量为3.01×1010 kWh、1.66×1010 kWh和5.26×109 kWh。制氢电耗根据5 kWh/Nm3计较，实际上总弃电量可制取绿氢9.28×105 t。

　　质子交流膜(PEM)电解手艺可完成输入功率秒级、毫秒级呼应，可顺应0~160%的宽功率输入，冷启开工夫小于5 min，爬坡速度为每秒100%，使得氢储能体系能够经由过程及时地调解跟踪风电场、光伏电站的着力。氢储能体系在风电场、光伏电站着力尖峰时吸取功率，在其着力低谷时输出功率。风景总功率加上储氢能的功率后的结合功率曲线变得光滑，从而提拔新能源并网友爱性，支持大范围新能源电力外送。

　　经由过程对风电场、光伏电站的着力猜测，有助于电力体系调理部分兼顾摆设各种电源的和谐共同，实时调解调理方案，从而低落风景等随电机源接入对电力体系的影响。另外一方面，跟着新能源逐渐深化到场我国电力市场，功率猜测也是报量、报价的主要根底。但是，因为猜测手艺的限定，风景功率猜测仍存在较大偏差。操纵氢储能体系的大容量和相对快速呼应的特性，对风景实践功率与方案着力间的差额停止抵偿跟踪，可大幅度地减少与方案着力曲线的偏向。

　　电网领受消纳新能源的才能很大水平上取决于其调峰才能。跟着大范围新能源的浸透及财产用电构造的变革，电网峰谷差将不竭扩展。我国电力调峰帮助效劳面对着较大的容量缺口(见图4)，到2030年容量调理缺口将到达1200 GW，到2050年缺口将扩展至约2600 GW。氢储能具有高密度、大容量和长周期贮存的特性，能够供给十分可观的调峰帮助容量。

　　在我国部门地域，电力运送才能的增加跟不上电力需求增加的程序，在顶峰电力需求时输配电体系会发作拥堵壅闭，影响电力体系一般运转。因而，大容量的氢储能可充任“假造输电线路”，装置在输配电体系壅闭段的潮水下流，电能被存储在没有输配电壅闭的区段，在电力需求顶峰时氢储能体系开释电能，从而削减输配电体系容量的请求，减缓输配电体系壅闭的状况。

　　氢储能在电网侧的使用代价次要体如今到场电力需求呼应、完成电价差额套利和作为应急备用电源等方面。

　　新型电力体系构建理念将由传统的“源随荷动”演进为“荷随源动”以至“源荷互动”。在此布景下，负荷侧的灵敏性资本发掘非常主要。散布式氢燃料电池电站和散布式制氢加氢一体站可作为高弹性可调理负荷，能够快速呼应不婚配电量。前者间接将氢能的化学能转化为电能，用于“填谷”。后者经由过程调理站内电制氢功率停止负荷侧电力需求呼应，用于“削峰”。

　　电力用户将由单一的消耗者改变为混淆型的“产消者”。我国今朝绝大部门省市产业用户均已施行峰谷电价制来鼓舞用户分时方案用电。氢储能用于峰谷电价套利，用户能够在电价较低的谷期操纵氢储能安装存储电能，在顶峰期间利用燃料电池开释电能，从而完成峰谷电价套利。今朝，从2021年海内工贸易电价来看，我国一半以上地域能够到达3∶1峰谷价差请求，价差值在0.5~0.7元/kWh。别的，我国一些省分已开端施行时节价差(如浙江省)，进步了夏日和夏季的电价。跟着我国峰谷电价的不竭拉大和时节电价的施行，氢储能存在着必然的套利空间。

　　柴油发机电、铅酸蓄电池或锂电池是今朝应急备用电源体系的支流。利用柴油发机电的短板在于乐音大、高净化排放。铅酸蓄电池或锂电池则面对利用寿命较短、能量密度低、续航才能差等缺点。在此状况下，环保、静音、长续航的挪动式氢燃料电池是最幻想的替换计划之一。比方，海内首台单电堆功率超越120 kW氢燃料电池挪动应急电源到场抗击广东省的“山竹”台风。

　　“源网荷”各侧的氢储能将来开展范围次要受政策驱动，基于今朝的政策情形，短时间内氢储能增加点次要在电源侧，而电网侧和用户侧很难构成范围化。

　　① 电源侧储能政策方面：我国已有超越20个省分公布新能源强迫设置储能的相干政策，所提出的储能设置比例根本在5%~20%、工夫在1~4 h。别的，山东省下发的《关于展开储能树模使用的施行定见》鼓舞风电、光伏发电制氢，制氢装机运转容量视同配建储能容量。

　　② 电网侧储能政策方面：2019年5月，国度开展和变革委员会印发的《输配电订价本钱监审法子》第十条中明白划定了电网投资的电储能资产不计入输配电价本钱。今朝，电网侧储能本钱的疏浚沟通机制尚不完美，电网企业投资储能的主动性不高，短时间内电网侧大范围储能建立增加幅度有限。

　　③ 用户侧储能政策方面：2021年7月，国度开展和变革委员会公布《关于进一步完美分时电价机制的告诉》，请求体系峰谷差率超越40%的处所，峰谷电价价差准绳上不低于4∶1，其他处所准绳上不低于3∶1。别的，我国部门省分也开端实施时节价差。但是，因为氢储能体系本钱太高与服从偏低，今朝峰谷价差和时节价差难以刺激用户侧氢储能投资建立。

　　氢储能可有用弥补电化学储能的不敷，助力新型电力体系的开展，成为将来完成能源构造转型的主要手艺标的目的。现阶段，我国氢储能在新型电力体系中使用的机缘与应战并存。图5展现了氢储能、电化学储能、抽水蓄能和紧缩氛围储能在各种机能目标上的比照。能够看出，在贮存容量、放电时长等机能目标上，氢储能高于其他储能，且可完整满意新型电力体系的请求，而在投资本钱和转化服从方面，与请求仍有必然差异。

　　现阶段，抽水蓄能、飞轮储能、锂电池、钠硫电池和各类电磁储能的能量转化服从均在70%以上。相对而言，氢储能体系服从较低。此中，海内“电 ‒ 氢”转化历程的碱性电解水、PEM电解水和固体氧化物(SO)电解水制氢服从别离为63%~70%、56%~60%和74%~81%。广义氢储能仅思索“电 ‒ 氢”转化历程，SO电解服从与其他储能具有可比性，而碱性和PEM相对较低。另外一方面，“氢 ‒ 电”转化历程的燃料电池发电服从为50%~60%，此中有大部门能量转化为热能。狭义氢储能的“电 ‒ 氢 ‒ 电”历程存在两次能量转换，团体服从唯一40%阁下，与其他储能的服从差异较着。

　　当前抽水蓄能和紧缩氛围储能投资功率本钱约为7000元/kW，电化学储能本钱约为2000元/kW，而氢储能体系本钱约为13000元/kW，远高于其他储能方法。此中，燃料电池发电体系造价约9000元/kW，占到总投资的近70%。基于PEM和SO手艺的可逆式燃料电池(RFC)能够将燃料电池和电解池集成于一体，从而低落投资本钱。但是，海内RFC手艺与国际先辈程度有必然差异，次要体如今手艺成熟度、树模范围、利用寿命和经济性方面，枢纽中心质料也次要依靠入口。

　　针对电氢耦合的顶层计划和鼓励机制尚不完美。氢能已被国度作为中持久科学和手艺开展的重点研讨标的目的，氢储能也被明白归入“新型储能”，但关于电氢耦合的顶层计划有待完美。在顶层的补助与嘉奖方面，2020年国度层面已公布《关于展开燃料电池汽车树模使用的告诉》，采纳“以奖代补”方法，对契合前提的都会群展开燃料电池汽车手艺研发和树模使用赐与嘉奖。该政策直接性地鞭策了氢储能体系的树模和范围化。但在上游的电解水制取绿氢环节，唯一部门省分出台了政策性的电价优惠，响应的顶层鼓励机制仍旧缺失。

　　跟着氢能财产的快速开展，尺度对氢能财产开展的标准和支持感化也日益较着。我国于2008年核准建立了天下氢能尺度化手艺委员会(SAC/TC309)和天下燃料电池及液流电池尺度化手艺委员会(SAC/TC342)，别离构建了我国的氢能手艺尺度系统和燃料电池尺度系统。

　　停止2021年4月，现行氢能相干国度尺度总计95项，触及氢宁静、临氢质料、氢品格、制氢、氢储运、加氢站、燃料电池和氢能使用等方面。但国度尺度层面次要集合在氢能使用燃料电池手艺方面，其他范畴氢能手艺尺度相对单薄，且有相称部门尺度的订定年限较为长远，现阶段合用性不强。因而，在电氢耦合方面，仍需进一步放慢订定 / 订正新能源制氢、电制氢加氢一体化、可逆式燃料电池、电氢耦合体系运转等尺度。手艺尺度是个庞大体系工程，需求再进一步提拔政、产、学、研各方的协同程度。

　　氢储能将使用于新型电力体系“源网荷”的各个环节，显现电氢耦合开展态势。针对氢储能在新型电力体系使用面对的应战，从以下几个方面临氢储能在新型电力体系的将来开展停止瞻望。

　　现阶段应以推行服从高、本钱低的“电 ‒ 氢”广义氢储能方法为主，间接为我国的交通、修建和产业等终端部分供给高纯度氢气。在狭义氢储能的“氢 ‒ 电”转化环节，充实操纵氢燃料电池的热电联产特征，完成差别档次能量的梯级操纵，进步能量的转化服从。针对氢储能本钱太高的成绩，主动探究同享储能、融资租赁、跨时节价差套利等多元化贸易形式来低落本钱。与此同时，经由过程设立氢储能财产开展基金、借助本钱市场拓展氢储能融资渠道、增强绿色信贷撑持氢储能根底设备建立等方法，构建氢储能金融政策系统。将来，跟着新能源电力价钱和电解本钱收入的降落，氢储能中的电崩溃系本钱将大幅降落。当电价为0.5元/kWh时，碱性电解和PEM电解的单元制氢本钱别离为33.9元/kg和42.9元/kg，而当电价降落为0.1元/kWh时，上述数值别离仅为9.2元/kg和20.5元/kg。与此同时，跟着范围效应和手艺成熟，碱性和PEM电解槽投资本钱将以每一年9%和13%的进修率降落，氢燃料电池和储氢罐本钱也别离以11%~17%、10%~13%的速度降落。

　　借助“放慢建立天下同一大市场”的契机，构建氢能市场、电力市场和碳市场的多条理协同市场，增进氢储能开展。在氢能市场方面，主动探究我国氢能市场买卖中间、结算中间建立，并存眷氢能收支口国际商业，可从具有丰硕可再生能源资本的沙特阿拉伯、智利等国度入口低本钱绿氢，并操纵我国海下风电制氢劣势向日本、韩国等高氢氨需求国度出口氢氨能源。

　　在电力市场方面，我国电力帮助效劳市场建立尚处于低级阶段，需求健全笼盖氢储能的价钱机制，探究氢储能到场电力市场的买卖划定规矩;在碳市场方面，将来将被归入碳买卖系统的八大行业中，既有间接消费氢气的化工行业，也有钢铁、建材等氢气需求行业，需求主动探究氢能行业公道的碳价旌旗灯号，指导高碳制氢工艺向低碳制氢工艺改变、高碳用氢环节向低碳用氢环节改变，并鞭策绿氢的碳减排量归入核证志愿减排量(CCER)市场买卖。最初，增强氢能市场、电力市场、碳市场的顶层设想和计划，做好政策和谐和机制协同。

　　我国风景资本集合在“三北”地域、水资本集合在西南地域，而氢能次要需求在东南内地地域，呈逆向散布。在氢能短间隔运输方面，高压气态拖车运氢具有较着本钱劣势。以20 MPa压力为例，当运输间隔为200 km以下时，氢气的运输本钱仅为9.57元/kg;而间隔增长至500 km时，运输本钱快要22.3元/kg。

　　别的，该方法野生费占比力高，降落空间有限。因而，在氢能长间隔运输方面，需求主动探究以下多种新兴方法：

　　① 操纵现有西气东输、川气东输等逾80000 km自然气骨干管网和宏大的干线管网，掺入必然宁静比例(5%~20%)氢气停止运送;

　　② 操纵我国天下抢先的“十四交十二直”26项特高压工程输电线路，接纳“特高压输电+受侧制氢”形式停止氢气假造运输;

　　③ 操纵液氨储运的本钱和宁静劣势，将液氨作为氢气储运介质，接纳“氢 ‒ 氨 ‒ 氢”形式停止氢气运输。据猜测，当运输间隔为10000 km时，2030年液氨运输本钱大要在16.7元/kg，2050年降落至4.7元/kg。将来需求进一步比照多种新兴道路的手艺经济性，追求氢能运输方法的最优组合。

　　① 氢储能能够打破新能源电力占比的限定，增进更高比例的新能源开展，快速支持新型电力体系内新能源装机占比和发电占比超越50%;

　　② 电解制氢、储氢和氢燃料电池发电可构建微电网体系，停止热、电、氢多元能源联供，有用处理偏僻地域干净用能的成绩，并进步微电网在电力体系中的浸透率，加强新型电力体系的抗风险才能;

　　③ 氢储能作为电力体系“源网荷”多侧的枢纽灵敏性资本，可增进“源网荷储”各环节和谐互动，完成新型电力体系在差别工夫标准上的电力电量均衡;

　　④ 氢储能体系能够作为能源关键之一，可在源侧、荷侧完成多能源互补。在电源侧，氢储能能够增进“风景氢储一体化”“风景水火储氢一体化”等多能互补综合能源基地建立，在用户侧，制氢加氢一体站能够与加油站、加气站和充电站停止合建，构成综合能源效劳站。

　　滥觞：氢储能在我国新型电力体系中的使用代价、应战及瞻望[J].中国工程科学，2022，24(3):89-99.