我國是全球風電、光伏發電規模最大的國家，并網風電、光伏發電裝機容量已突破1.5億千瓦。然而，棄風、棄光問題依然是制約我國新能源發展的主要瓶頸。造成棄風棄光問題的主要原因在于，我國新能源供應和需求呈逆向分布，80%以上的風能資源分布在“三北”地區，而能源需求集中在東部、中部地區，這就必然會導致新能源消納矛盾。

長遠看，隨著我國可再生能源占比快速增加，可再生能源的大規模存儲和消納顯得尤其重要。為尋求解決之道，業界學界紛紛將目光投向儲能技術，其中，氫儲能技術作為一項前瞻性儲能技術正廣受關注。

氫儲能技術簡介

2014年年初，李克強總理考察德國氫能混合發電項目，指示國內相關部門組織實施氫能利用示范項目。國家能源局指示河北、吉林省加快可再生能源制氫示范工作，將氫儲能作為解決棄風、棄光問題的新思路。2015年年初，國家能源局連續印發《國家能源局關于做好2015年度風電并網消納有關工作的通知》《國家能源局關于在京開展可再生能源清潔供熱示范有關要求的通知》《國家能源局綜合司關于進一步做好可再生能源發展“十三五”規劃編制工作的指導意見》)，可再生能源消納工作迫在眉睫。

國家電網公司從能源可持續發展和環境保護的角度出發，大力接納新能源發電，推進能源戰略轉型。由于新能源發電具有隨機性、間歇性等特點，會帶來電壓波動、頻率波動等電能質量問題，必須配合儲能系統改善新能源發電的運行特性。

作為一種清潔、高效、可持續的無碳能源，氫儲能是化學儲能的延伸，受到了世界各國的關注。它的原料來源取之不盡，電解制氫過程環保且具備可持續性，適合大規模、長時間存儲，占地面積小、無污染、與環境兼容性好。同時，氫儲能的技術功率、能量可分開優化，儲電和發電過程無需分時操作，是一種理想的綠色儲能技術。

如果將氫儲能技術用于儲能領域，理論上能存儲多少氫氣/合成氣/合成油就能儲存多大規模的能量，是僅有的能儲存千萬千瓦時以上且可維持幾周供電的能量儲備技術，具有廣闊的發展潛力和應用前景。

此外，氫儲能系統的相對獨立性和非地域限制等特征，還可應用于分布式發電和微電網、變電所備用電源、工礦企業、商業中心等大型負荷中心應急電源，以及無電地區和通訊基站供電等場合。可以說，氫儲能技術是智能電網和可再生能源發電規模化發展的重要支撐，并逐漸成為多個國家能源科技創新和產業支持的焦點。

國際發展現狀

在國際上，歐洲、美國、日本都已制定了氫能發展戰略，并迅速有序地推進，目前已取得了積極成果。

歐盟氫能發展戰略

目前，歐盟的可再生能源發電發展較快。根據計劃，到2020年、2030年、2040年、2050年，歐盟可再生能源發電占總電力的比例將分別達35%、50%、65%、80%，并在2060年最終實現不依賴化石能源的可持續發展。2014年10月，歐盟制定了2030環境與能源框架，提出2030年將比1990年減少40%的溫室氣體排放，可再生能源供電比例不少于27%，并計劃將能源轉換效率提高30%。2015年2月，歐洲能源聯盟制定了遠景氣候變化政策，同年9月又制定了一份目標明確的實施計劃，主要調研的可利用能源包括工業尾氣、氫氣及燃料電池等。目前，以德國為首的5個國家都制定了加氫站規劃，其中德國計劃2018年建設100座加氫站，2020年達400座。預計2020年后歐洲將建成約570座加氫站，為燃料電池汽車配套。

根據德國的氫能與燃料電池計劃，德國目前的發展進度已經大幅提前，原定2020年開始的計劃現在已經提上日程。在德國中部和北部，旋轉的風機幾乎到處可見，北部則建成了世界上最大的風力發電場。在德國南部地區，許多房頂都安裝了太陽能發電板。目前，德國的新型儲能技術商業化應用已經開始，一些大的能源電力公司都在積極實施各種項目，以期最終實現利用風能等可再生能源大規模制氫，這將是今后大規模利用風能最有前景的技術路線之一。

日本氫社會建設

日本計劃構建一個氫能社會，從家用熱電聯產到國民用電，最終目標是充分利用氫燃料的熱和電。日本制定了氫能的發展路線圖，計劃從3方面逐步實現氫能社會。首先是家用燃料電池系統和燃料電池車。日本已于2009年實現了家用燃料電池系統的量產，運行壽命超過6萬小時，熱電聯產綜合效率達到95%，并可以和電網聯網工作。未來5年，日本將致力降低燃料電池成本，降低催化劑使用量，預計2020年燃料電池汽車的價格將不高于混合動力車，燃料電池汽車的補貼將不低于混合動力車。

第二是氫儲能系統和氫產業鏈。日本政府加快氫儲能的研究開發及示范，近期工業燃氣巨頭巖谷產業降低燃料電池車燃料氫氣的價格，推動日本的供氫產業鏈，保障氫氣的供應。2030年，日本計劃輸送氫氣至海外，形成一整套氫能產業鏈，實現氫儲能系統的商業化運營。

第三是二氧化碳的減排和利用。日本計劃2040年實現完全由可再生能源供電的無二氧化碳的氫氣供應及二氧化碳的綜合利用。針對燃料電池汽車，日本同步開展燃料電池汽車和加氫站推廣，目前已完成81個加氫站的建設工作。針對氫存儲系統，目標是研發低成本、高可靠性的氫氣供應系統，主要的技術路線包括制氫及合成氫化物、氫化物的運輸、儲存及脫氫等過程。

美國能源部相關研究現狀

近年來，美國氫能和燃料電池的專項撥款不斷增加，美國能源部對氫能和燃料電池的研發投入呈增長態勢。與2006年相比，目前美國燃料電池的效率可達50%，鉑金用量減少了5倍，循環壽命提高2倍，電解槽效率達80%。在燃料電池電動車示范方面，美國已生產超過215輛，建設30座加氫站，建成世界首座熱電冷聯產氫能源站，目前燃料電池已廣泛應用于機場貨物拖車、公交大巴、移動照明等場景。

美國能源局現階段的主要研究重點是燃料電池系統、加氫站及氫氣儲存。其中燃料電池系統關注低鉑或無鉑催化劑、堿性膜等方面，加氫站關注先進的加壓替代方法，氫氣的儲存關注低成本的碳纖維，長壽命材料的技術路線等。

綜上可見，歐洲在氫儲能技術發展方面側重實際應用，其相關政策和交易平臺靈活健全，有力支撐技術市場化運營。日本全面打造氫能社會發展理念，以大力發展氫終端用戶為突破口，構建完整、成熟的氫供應鏈，逐步實現全產業鏈布局。美國在關鍵技術和市場應用兩塊都比較重視，燃料電池市場已日漸壯大并開始產生經濟效益。氫儲能技術發展的國際大環境也將帶動國內相關產業發展，刺激技術需求和進步。在電力行業內，有可能率先引發電氫轉化、分布式供能及儲能等方面的變革。

我國應用前景

我國是世界第一大氫氣生產國，自2009年達到1000萬噸以來，連續7年居世界第一，預計2016年氫氣需求量將達2802萬噸。目前我國氫氣的生產和大宗消費用戶主要集中在石油化工領域，其高增量的氫氣需求主要來自于甲醇、煉油廠氫氣需要，崛起的煤制油、煤制氣產業也將是氫氣需求新的增長點。一邊是氫氣消費量的持續增長，另一邊是日益增加的棄風、棄光消納需求和峰谷電綜合利用壓力，這種基于可再生能源大規模消納的水電解制氫技術路線，有望成為電網和制氫行業的共同選擇。

另外，由于城市電網負荷不斷加大，峰谷差增加，使電網必須提供足夠的旋轉備用用量保障供電。分布式氫儲能系統可配置于城市電網配電側，形成城市多點分布式供能，在夏季高溫時段提供數小時的高峰用電，有效減少電網的旋轉備用容量，優化電力系統的供需配置。同時，隨著峰谷電價差的拉大及相關政策跟進，氫儲能可利用自身技術優勢及高效綜合供能特點，逐漸體現經濟性。

獨立式氫儲能系統還可作為獨立的綠色供電系統，可根據負荷需求靈活配置，解決偏遠地區的供電問題，節省電網建設投資;另外也可作為城市電力系統的應急供電電源，為搶險救災、通信維修、突發事件處理、軍事作戰演習等需要臨時使用電能的場所提供可靠電能，替代污染大、壽命短、維護難的傳統移動式供電系統，增強電網靈活性和應急性。

然而，相比歐美日氫儲能技術的戰略規劃及發展，我國的關鍵技術和示范應用差距較大。在氫儲能系統示范應用方面，國內剛剛展開相關建設，主要用于示范新能源汽車和分布式電源。

氫儲能技術展望

我國目前的年碳排放量居世界第一，對清潔替代的需求遠超過其他國家。全球能源互聯網將形成以清潔能源為主導、以電為中心的格局，能源轉化和利用將向高效低碳發展。作為一種柔性的綠色能源載體，氫能是未來能源的主要載體之一，在電力能源體系中將扮演著重要角色。

但長遠來看，目前需解決3類問題。第一是接納大規模可再生能源發電，解決高壓水電解、高效制氫、低成本儲氫等關鍵技術。第二是推進分布式燃料電池并網發電技術。第三是做好能源轉化的技術儲備，以電制合成油為終極目標分階段布局，充分利用國內外技術逐步實現可再生能源規模轉化示范。只有通過堅持不懈的技術攻關和應用示范，才能實現含氫能源的網絡化、規模化應用，實現電網、氣網互聯互通，為構建全球能源互聯網提供技術支撐。