氢储能，能量密度竟然是电化学储能的100多倍！

氢储能(Hydrogen energy storage)是一种应用在特定环境下的储能技术，其本质是储氢，即将易燃易爆的氢气以稳定的形式储存，以更少的总质量蕴藏更多的能量。氢储能不受地域限制，具有大容量、存储时间长、不易衰减、以及使用灵活等特点，能有效补充其他储能的不足，助力新型电力系统的发展，或将成为大规模储能的重要技术方向。

未来大规模储能的重要技术

在国家 “碳达峰、碳中和”发展目标和构建以新能源为主体的新型电力系统的战略部署下，能源电力清洁低碳是未来发展的必然趋势。

氢在地球上主要以化合态的形式出现，其构成了宇宙质量的75%，分布广泛。相比传统能源，氢被誉为21世纪最清洁能源，是未来二次能源体系中电能的重要补充。

氢能作为一种低碳新能源、新原料，是实现能源转型的关键载体。氢储能是一种新型储能，有效补充电化学储能的不足，将在新型电力系统建设中发挥重要作用。

在低碳发展和能源转型的背景下，氢能产业迎来了新的发展机遇。国家层面，国内氢能产业加速规划布局，《国家创新驱动发展战略纲要》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》等文件均鼓励氢能产业发展。

氢能源产业链示意图

氢储能工作原理

氢储能技术利用了电→氢→电的互变性，基本原理就是将水电解得到氢气和氧气。

氢燃料电池发电原理图

在可再生能源发电系统中，电力间歇产生和传输被限的现象常有发生，利用富余的、非高峰的或低质量的电力大规模制氢，将电能转化为氢能储存起来；在电力输出不足时利用氢气通过燃料电池或其它方式转换为电能输送上网。

氢燃料电池能量转化过程

产业优势与短板

产业优势：氢储能作为一种清洁、高效、可持续的无碳能源存储技术，其具有其他储能技术无法比拟的优势：

●原料简单，没有资源焦虑问题：氢能可通过直流电，直接电解地球上的水得到氢气；

●可作为新型电力系统的有效补充：氢能可作为有效媒介，将弃光或弃风资源储存起来，解决新能源发电间歇性、随机性导致的废弃问题；

●极强的时间和空间维度跨越性：光伏、风电等新型能源存在季节性波动和空间分布的不均。氢储能具备更长的储能时长及极高的储存容量，有望成为长时间、跨区域储能的有效解决方案；

●极大的能量密度和热值：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，可以以更小的体积存储更多的能量，有效避免能量浪费的现象。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。

各类储能技术的评价指标不同，其应用范围也不尽相同。如下图所示，无论是储能时长还是储存容量方面，氢储能都有着绝对的优势。

产业短板：

●电力系统仍未完全脱碳：目前生产氢能的过程并非完全零碳；

●氢气的储存和运输过程中存在一定的安全风险，需要采取合理的措施来确保安全；

●产氢成本过高：电解水过程中，通常电费占制备成本的80%左右，投资成本高；

●产氢效率偏低：目前氢储能的整体电→氢→电的能量效率仅为30%左右，能量损失高于其他常用的储能技术。

技术关键

储氢技术可分为物理储氢（技术最为成熟）、化学储氢、地下储氢和其他储氢，具体可细分为12种储氢方式。物理储氢主要有高压气态储氢和低温液态储氢；化学储氢主要有配位氢化物储氢、无机化合物储氢、有机液体储氢、液氨储氢与甲醇储氢。

未来，随着氢储能的技术发展和规模化应用，氢储能的成本将大幅下降，对服务碳达峰碳中和，推动能源清洁低碳转型有深刻意义。