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2021年7月23日，國家發(fā)展改革委、國家能源局正式聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，氫能被明確納入“新型儲能”，意味著氫儲能正在得到越來越多的關(guān)注和認(rèn)可。氫儲能作為一種化學(xué)儲能方式，是少有的能夠儲存百GW·h以上，且可同時(shí)適用于極短或極長時(shí)間供電的能量儲備方式，被認(rèn)為是極具潛力的新型大規(guī)模儲能技術(shù)。
1、氫儲能的工作原理
氫能存儲技術(shù)是利用電-氫-電互操作性發(fā)展起來的。其基本思想是水解水以產(chǎn)生氫和氧。在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，電力的間歇性發(fā)電和傳輸往往受到限制。剩余電量、峰下電量或低質(zhì)量電量用于大規(guī)模生產(chǎn)氫氣，電能轉(zhuǎn)化為氫能儲存。當(dāng)電力輸出不足時(shí)，氫可以通過燃料電池或其他方式轉(zhuǎn)化為電力，并發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上。它可以有效解決現(xiàn)有模式下可再生能源發(fā)電的并網(wǎng)問題，同時(shí)該過程產(chǎn)生的氫氣可以分配到運(yùn)輸、冶金等其他工業(yè)領(lǐng)域直接利用，提高經(jīng)濟(jì)性。
儲氫系統(tǒng)主要包括制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、氫發(fā)電系統(tǒng)三部分。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于電力鏈和氫氣產(chǎn)業(yè)鏈的能量流動，提高了電網(wǎng)的電能質(zhì)量和氫氣的附加值。氫能存儲技術(shù)及應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖所示。
2、氫儲能的優(yōu)缺點(diǎn)
氫儲能的優(yōu)點(diǎn)：
氫能儲能是化學(xué)儲能技術(shù)的延伸，是一種清潔、高效、可持續(xù)的無碳儲能技術(shù)。具有能量密度高、運(yùn)行維護(hù)成本低、儲存時(shí)間長、無污染、環(huán)境兼容性好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，氫能儲能的功率和能量可以獨(dú)立優(yōu)化，儲能和發(fā)電過程不需要分時(shí)運(yùn)行。是一種理想的綠色儲能技術(shù)。此外，與化學(xué)電池儲能相比，氫能儲能具有增減容量適應(yīng)性強(qiáng)、容量大、儲能成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，氫能儲能將成為解決調(diào)峰和“棄風(fēng)棄光”問題的重要手段。
儲能系統(tǒng)可根據(jù)儲能密度、放電功率和儲能時(shí)間進(jìn)行分類。這三個參數(shù)最終決定了儲能容量。不同類型的儲能系統(tǒng)有不同的應(yīng)用范圍。下圖展示了氫能存儲在各種儲能技術(shù)中的應(yīng)用范圍。由此可見，氫能儲能無論在儲能密度還是儲能時(shí)間上都具有絕對優(yōu)勢，尤其適合大規(guī)模儲能。
氫儲能的缺點(diǎn)：
與其他儲能方式相比，氫能儲能存在能量轉(zhuǎn)換效率低、投資成本高的缺點(diǎn)。目前，儲氫整體電-氫電能源效率僅為30%左右，能量損失高于其他常用的儲能技術(shù)。
3、氫儲能的應(yīng)用場景
氫能儲能技術(shù)是一種發(fā)展?jié)摿薮蟮拇笠?guī)模儲能技術(shù)，可用于可再生能源消費(fèi)、電網(wǎng)填峰填谷、用戶冷暖供電、微電網(wǎng)等多種場景。
(1)可再生能源消費(fèi)。電解制氫技術(shù)在可再生能源發(fā)電場景中的應(yīng)用，不僅可以提高可再生能源發(fā)電的規(guī)?；M(fèi)，還可以優(yōu)化風(fēng)電/光伏現(xiàn)場組的出線能力，從而減少對電網(wǎng)輸電能力的投資，提高輸電線路的利用率。
(2)調(diào)峰調(diào)頻輔助業(yè)務(wù)。具有快速響應(yīng)和啟停能力的電解制氫系統(tǒng)可用于用電高峰時(shí)的調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)。大容量燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可作為調(diào)峰單元，滿足電網(wǎng)過載時(shí)的發(fā)電需求。
(3)移峰填谷和需求側(cè)響應(yīng)。電解制氫系統(tǒng)可以利用谷電在用戶側(cè)產(chǎn)氫實(shí)現(xiàn)調(diào)峰，也可以通過實(shí)時(shí)電力需求側(cè)管理系統(tǒng)作為靈活負(fù)荷參與需求側(cè)響應(yīng)。生產(chǎn)的氫氣可在加氫站儲存并用于加氫服務(wù)。
(4)微型智能電網(wǎng)"。利用電解制氫+儲氫+氫燃料電池發(fā)電，構(gòu)建微電網(wǎng)系統(tǒng)，分布式可再生能源消費(fèi)、氫、熱、電供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)偏遠(yuǎn)地區(qū)能源的可靠供應(yīng)。
(5)熱電聯(lián)供。氫燃料電池用于為建筑物和社區(qū)提供熱量，并作為備用電源。與電、熱等能源相互聯(lián)系、相互補(bǔ)充，提高能源利用效率。
