氫儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性分析及應(yīng)用前景研究-2023-04-新能源

百人會(huì)氫能中心隸屬于中國電動(dòng)汽車百人會(huì)，是致力于推動(dòng)氫能和碳中和領(lǐng)域研究、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專業(yè)平臺(tái)。主要任務(wù)是落實(shí)國家促進(jìn)國內(nèi)外“政產(chǎn)學(xué)研用”的交流合作，穩(wěn)步推動(dòng)中國氫能產(chǎn)業(yè)協(xié)車百智庫是一家由中國電動(dòng)汽車百人會(huì)聯(lián)合權(quán)威機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)鏈頭部企業(yè)共同發(fā)起成立的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，主要圍繞汽車電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、綠色化以及能源變革、交通變革、城市變革等多個(gè)本研究報(bào)告屬階段性研究成果，僅供參考。數(shù)據(jù)引用、觀點(diǎn)收集研究論據(jù)等暫未逐一注明出處，由于部分信息來自外部，且未與黎妍、云祉婷、苗乃乾、張?jiān)娧?、張家斌、孫琪深王巖、牟強(qiáng)、王德宇、王德軍、魏蔚、曹俊、韓重坤本報(bào)告涉及的數(shù)據(jù)、資料、信息主要來自公開信息、合作伙伴提供的素材、課題組的實(shí)際調(diào)研，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)口徑和時(shí)效性問題，可能會(huì)出現(xiàn)信息錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)偏差，如若發(fā)現(xiàn)此類問題，歡迎指正。一、概述 1 3 4二、氫儲(chǔ)能發(fā)展總體形勢 7 9 三、氫儲(chǔ)能技術(shù)路線分析 五、氫儲(chǔ)能發(fā)展的政策建議及展望 圖12021年中國電力儲(chǔ)能市場各儲(chǔ)能方式占比 9 圖3基于可再生能源和氫儲(chǔ)能的能量系統(tǒng) 表3燃料電池技術(shù)特點(diǎn)及代表企業(yè) 表6不同技術(shù)路線下氫發(fā)電系統(tǒng)的度電成本測算 11概述的優(yōu)勢,被認(rèn)為能夠良好地糯合規(guī)模大、波動(dòng)強(qiáng)的可再生能程中,可以提高可再生能源的消納以及實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻、平滑輸出,有助構(gòu)建以可再生電力為主的新型電力系統(tǒng),EV100PLUS?3近年來,我國發(fā)布了多個(gè)氫儲(chǔ)能領(lǐng)域相關(guān)的綱領(lǐng)性文件,為氫儲(chǔ)能的發(fā)展奠新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》,明確提出“探索開展儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱及其他創(chuàng)新儲(chǔ)能技發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》中提出,加強(qiáng)氫能生產(chǎn)、儲(chǔ)存、應(yīng)用關(guān)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段,具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件。同年3月,在《氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》中指出,充分發(fā)揮氫能作為可再生能源規(guī)?；咝Ю玫闹匾d體作用及其大規(guī)模、長周期儲(chǔ)能優(yōu)勢,推動(dòng)氫能、電能和熱能系統(tǒng)融合,促進(jìn)形成多元互補(bǔ)融合的現(xiàn)代能源供應(yīng)體系。相比其它儲(chǔ)能方式,氫儲(chǔ)能可以同時(shí)提高可再生能源的消納以及實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻、平滑電網(wǎng)的輸出,有助構(gòu)建以可再生電力為主的新型電力系統(tǒng),保障我國能源安全。但在實(shí)際應(yīng)用中,由于氫儲(chǔ)能處于發(fā)展初期,由于可供研究的應(yīng)用項(xiàng)目較少,項(xiàng)目規(guī)模差異較大,導(dǎo)致測算的度電成本差別較大。因此,進(jìn)—步系統(tǒng)性地研究氫儲(chǔ)能在發(fā)電領(lǐng)域的需求情況,分析氫儲(chǔ)能的成本現(xiàn)狀、降本路徑以及經(jīng)濟(jì)性,對(duì)氫儲(chǔ)能在發(fā)電領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用具有重要意義,也是本報(bào)告的氫儲(chǔ)能分為廣義和狹義兩種。廣義的氫儲(chǔ)能體系是指把電能、化學(xué)能等任意形式的能量轉(zhuǎn)換成氫氣的化學(xué)能,并廣泛應(yīng)用于交通、工業(yè)、建筑、發(fā)電等應(yīng)用電網(wǎng)中過剩的電力,通過電解水制氫轉(zhuǎn)換成氫氣的化學(xué)能,之后利用氫氣發(fā)電技術(shù)將氫能再次轉(zhuǎn)換為電力并輸送回電網(wǎng),或運(yùn)輸至用戶端進(jìn)行分布式發(fā)電,通常僅限于發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用。本文所討論的氫儲(chǔ)能,主要指狹義的氫儲(chǔ)能,也就是發(fā)氫是—種清潔低碳、可規(guī)模化儲(chǔ)運(yùn)、高效靈活的能源載體和儲(chǔ)能方式,氫儲(chǔ)能配合可再生能源形成新型能源供應(yīng)體系。在實(shí)際生產(chǎn)中,由于風(fēng)電、光伏發(fā)電4?EV100PLUS等可再生能源具有較強(qiáng)的波動(dòng)性、間歇性和偶然性,其發(fā)電量并不能完全實(shí)時(shí)匹配用電量,經(jīng)常出現(xiàn)大于用電量或小于用電量的情況。當(dāng)可再生能源發(fā)電站的發(fā)電量大于用電量時(shí),可以利用電解水制氫技術(shù),將可再生能源電力轉(zhuǎn)化為氫能,進(jìn)行能量儲(chǔ)存;當(dāng)可再生能源發(fā)電站的發(fā)電量小于用電量時(shí),可以利用氫發(fā)電技術(shù),將氫能轉(zhuǎn)化為電力輸送至電網(wǎng),進(jìn)行能量釋放。這種能量儲(chǔ)存和能量釋放過程,便是—次完整的氫儲(chǔ)能過程。通過氫儲(chǔ)能技術(shù),可再生能源的消納利用將進(jìn)—步提高,促使我國能源結(jié)構(gòu)加速向綠色、低碳、高效轉(zhuǎn)型,形成新型能源供應(yīng)氫儲(chǔ)能有利于增加電網(wǎng)的可再生能源電力比例,并通過交通工具電動(dòng)化和氫能化,降低石油、天然氣的消費(fèi)量和對(duì)外依存度,提高國家能源安全性和獨(dú)立性。當(dāng)前我國正大力進(jìn)行以能源安全、能源清潔和可持續(xù)發(fā)展為側(cè)重點(diǎn)的能源革命,主要原因之—是我國石油、天然氣的對(duì)外依存度過高,分別超過了七成和四成,已經(jīng)超過和接近國際上的能源對(duì)外依存度警戒線。利用氫儲(chǔ)能,并通過交通工具的電氣化和氫能化,可直接減少石油和天然氣的使用需求,降低對(duì)外依存度,氫儲(chǔ)能技術(shù)被認(rèn)為是—種用作平衡可再生能源裝機(jī)容量在解決方案,主要應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)峰以及燃料電池分布式發(fā)電技術(shù)中。光(風(fēng))儲(chǔ)氫電—體化是基于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電、電解水制氫、儲(chǔ)氫、氫燃料電池等技術(shù)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電糯合氫儲(chǔ)能系統(tǒng),以氫能為能源載體,實(shí)應(yīng)用。但電能無法直接儲(chǔ)存,因此,儲(chǔ)能系統(tǒng)成為風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分,通過充電、放電的削峰填谷實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)功率和能量的調(diào)整。氫燃料電池分布式發(fā)電是采用氫燃料電池替代傳統(tǒng)火電、水電等的發(fā)電機(jī)組,具有效率高、噪音低、體積小、排放低的優(yōu)點(diǎn),適用于距離用戶較近的千瓦至兆瓦級(jí)別分布式發(fā)電系統(tǒng)。燃料電池分布式發(fā)電主要應(yīng)用領(lǐng)域是微型分布式熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)和大型氫儲(chǔ)能可以幫助解決區(qū)域電源和負(fù)荷的匹配問題,為偏遠(yuǎn)地區(qū)、數(shù)據(jù)中心、EV100PLUS?5海島、基站、軍事應(yīng)用等難以搭建大型電網(wǎng)地區(qū)提供微電網(wǎng)、備用電的服務(wù)。氫儲(chǔ)能可以為無法覆蓋電網(wǎng)的地區(qū)提供穩(wěn)定電源。在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用方面,微軟在2021年8月宣布,氫燃料電池已連續(xù)48小時(shí)為—排數(shù)據(jù)中心服務(wù)器供電,這是質(zhì)子交換膜電解水制氫系統(tǒng),成功實(shí)現(xiàn)制氫,制氫發(fā)電功率100kw,可以滿足島內(nèi)用戶的各種能源需求,實(shí)現(xiàn)清潔能源百分百消納與全過程零碳供能。在基站應(yīng)用方面,2019年,我國第—個(gè)甲醇重整氫燃料電池供電的5G通信基站建成,該通信基站安裝了兩臺(tái)5kw甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng),日發(fā)電量可達(dá)200多度,預(yù)計(jì)使用壽命超過1萬小時(shí)。在軍事應(yīng)用方面,美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室研究的水下無人潛航器推進(jìn)系統(tǒng),使用的是氫燃料電池供電推進(jìn)系統(tǒng);洛克希德馬丁公司及航空環(huán)境等公司的氫燃料電池?zé)o人機(jī)已實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,具有適應(yīng)能力強(qiáng)、安全可靠、重量輕等特點(diǎn),可以在極端環(huán)境中使用,并可執(zhí)行超視距任務(wù)等;通用公司與美國坦克自動(dòng)駕駛合作研制了氫燃料電池驅(qū)動(dòng)的輕型作戰(zhàn)卡車,選用了氫燃料電池和傳統(tǒng)鈕離子電池配合供電的模式,主要應(yīng)用于某些對(duì)噪音和熱能排放較高的作22氫儲(chǔ)能發(fā)展總體形勢歐美、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的氫儲(chǔ)能發(fā)展相對(duì)成熟,有比較完整技術(shù)儲(chǔ)備和設(shè)備制造能力,當(dāng)前國際上小型氫儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目開始進(jìn)入推廣期,大型氫能發(fā)電示范站也在逐步建設(shè)中。相比之下,我國氫儲(chǔ)能發(fā)展較晚,但電解水制氫技術(shù)在全球已處于相對(duì)領(lǐng)先地位,包括氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的零部件控制、集成等方面的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈也在逐步形成;此外,多家大型能源企業(yè)和電力企業(yè)開始布局氫儲(chǔ)能賽道,項(xiàng)目規(guī)模從過EV100PLUS?92021年,中國電力儲(chǔ)能規(guī)模全球第二,新型儲(chǔ)能進(jìn)入快速增長通道,進(jìn)入初步商業(yè)化發(fā)展階段,氫儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模在新型儲(chǔ)能中占比不足0.1%。根據(jù)CNESA的不完全統(tǒng)計(jì),截至2021年底,中國已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模46.1GW,占全球市場總規(guī)模的22%,新增投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模首次突破10GW,達(dá)到10.5GW,同比增長30%。其中,抽水蓄能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到39.8GW,占全部儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的86.3%,同比增長25%;新型儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)鉛蓄電池,0.74%1.20%新型儲(chǔ)能,12.5%鋰離子電池,11.21%熔融鹽儲(chǔ)熱,飛輪儲(chǔ)能,0.01%抽水儲(chǔ)能,86.30%鉛蓄電池,0.74%1.20%新型儲(chǔ)能,12.5%鋰離子電池,11.21%熔融鹽儲(chǔ)熱,飛輪儲(chǔ)能,0.01%抽水儲(chǔ)能,86.30% 液流電池,0.11%超級(jí)電容,0.03% 壓縮空氣,0.40% 其它,0.01%近年我國儲(chǔ)能利好政策持續(xù)出臺(tái),多地政府相繼發(fā)布儲(chǔ)能配置和調(diào)整電網(wǎng)波峰谷電價(jià)差的政策,有利儲(chǔ)能規(guī)模化發(fā)展以及能源套利,對(duì)氫儲(chǔ)能的發(fā)展起到積目必須配套相應(yīng)比例儲(chǔ)能,配置比例基本不低于10%,其中河南、陜西部分省份在調(diào)整電網(wǎng)波峰谷電價(jià)差方面,2021年7月29日,國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于過40%的地方,峰谷電價(jià)價(jià)差原則上不低于4:1;隨著峰谷電價(jià)差差距的拉大,10?EV100PLUS儲(chǔ)能也就越能實(shí)現(xiàn)能源套利,目前北京、山東、江蘇、浙江、廣西、廣東、河南等多個(gè)省級(jí)地區(qū)均具備良好的電力套利空間。在政策帶動(dòng)下,儲(chǔ)能行業(yè)迎來了飛速發(fā)展的時(shí)期,也即將促進(jìn)氫儲(chǔ)能的整體發(fā)展。氫儲(chǔ)能迎來開工熱潮,儲(chǔ)能項(xiàng)目進(jìn)入兆瓦甚至百兆瓦級(jí)別規(guī)模,多個(gè)大型能源企業(yè)、電力企業(yè)進(jìn)駐氫儲(chǔ)能賽道。根據(jù)電動(dòng)汽車百人會(huì)氫能中心不完全統(tǒng)計(jì),截至2022年5月,我國在建和示范運(yùn)行的氫儲(chǔ)能設(shè)施共有9座,電解槽總裝機(jī)量統(tǒng)計(jì)超過462MW,其中僅有不到1MW的電解槽裝機(jī)量處于運(yùn)行狀態(tài),其余均為規(guī)劃或建設(shè)狀態(tài),隨著當(dāng)前建設(shè)的氫儲(chǔ)能項(xiàng)目陸續(xù)建成、投產(chǎn)以及運(yùn)行,未來幾年內(nèi),氫儲(chǔ)能裝機(jī)量將大幅提高,成為新型儲(chǔ)能的主要方式之—。此外,氫儲(chǔ)能項(xiàng)目的裝機(jī)規(guī)模趨向于大功率化,從千瓦級(jí)的電解槽裝機(jī)規(guī)模逐漸成為兆瓦級(jí)甚至百兆瓦級(jí)的電解槽裝機(jī)規(guī)模。在氫儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營主體方面,目前我國氫儲(chǔ)能項(xiàng)目的建設(shè)主體主要以大型能源企業(yè)或電力企業(yè)為主,例如中石化、國網(wǎng)、國電投、中電新源等,這類企業(yè)具有資金雄厚、影響力大、抗風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng),能夠項(xiàng)目名稱項(xiàng)目內(nèi)容電解槽裝機(jī)量狀態(tài)江蘇如春光伏制氫、氫基儲(chǔ)能的微電網(wǎng)項(xiàng)目該氫能小鎮(zhèn)項(xiàng)目建立氫基可再生能源儲(chǔ)能系統(tǒng),解決不穩(wěn)定可再生能源(太陽能,風(fēng)能)高效利用的瓶頸,向氫基社區(qū)邁出—大步。未披露2021年驗(yàn)收成功浙江嘉興紅船基地“零碳”智慧園區(qū)燃料電池?zé)犭娐?lián)供電站項(xiàng)目額定并網(wǎng)功率為20kW,單系統(tǒng)包含電解水制氫模塊、儲(chǔ)氫模塊、燃料電池發(fā)電模塊、余熱回收模塊、直流配電模塊和控制模塊。燃料電池?zé)犭娐?lián)供電站首先可以為用戶提供電能服務(wù),其次可為用戶提供熱水或者暖氣,綜合效率可以高達(dá)90%運(yùn)行安徽六安兆瓦級(jí)氫能科技示范工程項(xiàng)目由1MW質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置、1MW質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電裝置、200kg儲(chǔ)氫裝置組成。項(xiàng)目年制氫72.3萬標(biāo)立方,氫發(fā)電127.8試運(yùn)行臺(tái)州大陳島“綠氫”綜合能源系統(tǒng)示范工程示范項(xiàng)目制氫發(fā)電功率100kW,儲(chǔ)氫容量200立方米（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）,供電時(shí)間2小時(shí)以上。燃料電池?zé)犭娐?lián)供”全系統(tǒng)綜合能效超過72%,該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)電、熱、氫、氧的清潔供應(yīng),滿足島內(nèi)用戶的各種能源需求。建設(shè)EV100PLUS?11項(xiàng)目名稱項(xiàng)目內(nèi)容電解槽裝機(jī)量狀態(tài)電工程項(xiàng)目整個(gè)發(fā)電區(qū)由80套1000Nm3/h大型電解水制氫裝置、96套吸放氫金屬固態(tài)儲(chǔ)氫裝置、384臺(tái)640kW燃料電池模塊、以及逆變、升壓電氣設(shè)備組成的大型制氫儲(chǔ)氫、發(fā)電系統(tǒng)。年建成投運(yùn)西藏“風(fēng)光電-氫-電熱”示范項(xiàng)目依托國家電投西藏分公司所屬西藏沛德堆龍德慶30MW牧光互補(bǔ)復(fù)合并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目,在世界屋脊建設(shè)全球首個(gè)氫-氧綜合利用的“風(fēng)光電-氫-電熱”示范項(xiàng)目建設(shè)中國石化新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目項(xiàng)目將新建裝機(jī)容量300MW、年均發(fā)電量6.18kWh的光伏電站,年產(chǎn)能2萬噸的電解水制氫廠,儲(chǔ)氫規(guī)模約21萬標(biāo)立方的儲(chǔ)氫球罐,輸氫能力2.8萬標(biāo)立方每小時(shí)的輸氫管線及配套輸變電等 建設(shè)山西首座氫儲(chǔ)能綜合能源互補(bǔ)項(xiàng)目該項(xiàng)目—期主要建設(shè)6X25MW分布式光伏電站、100MW風(fēng)電電站,10MW電解水制氫高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng);二期項(xiàng)目預(yù)計(jì)建設(shè)1000MW光伏發(fā)電站,配套建設(shè)50MW電解水制氫液態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)10MW(期)50MW(二期)預(yù)計(jì)于2023年完全投入運(yùn)行大安市舍力鎮(zhèn)風(fēng)光制氫儲(chǔ)能《源網(wǎng)荷儲(chǔ)綜合能源》示范期項(xiàng)目新建單機(jī)容量2.2MW風(fēng)電機(jī)組10臺(tái)、單機(jī)容量2.0MW風(fēng)電機(jī)組14臺(tái),總建設(shè)規(guī)模50MW;配套建設(shè)相比歐美、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū),我國氫儲(chǔ)能發(fā)展較晚,但近年來已有多個(gè)企業(yè)開始布局氫儲(chǔ)能行業(yè),建設(shè)或規(guī)劃—批兆瓦級(jí)的氫儲(chǔ)能工程項(xiàng)目,其中,以安徽六安兆瓦級(jí)氫能科技示范工程、山西首座氫儲(chǔ)能綜合能源互補(bǔ)項(xiàng)目以及張1、安徽六安兆瓦級(jí)氫能科技示范工程范工程完成整站試運(yùn)行。項(xiàng)目實(shí)際總投資約6091萬元,占地10畝,具有制氫、質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電裝置、200kg儲(chǔ)氫裝置組成,規(guī)模為每年電解水制氫量72.3萬標(biāo)立方,每年氫燃料電池發(fā)電量12712?EV100PLUS2、山西首座氫儲(chǔ)能綜合能源互補(bǔ)項(xiàng)目億元,以大唐云岡熱電公司現(xiàn)有的熱電資源為基礎(chǔ),建設(shè)以氫為主的儲(chǔ)能項(xiàng)目,充分消納多余的熱、電、風(fēng)、光等能源,打造成—個(gè)綜合能源的調(diào)節(jié)、儲(chǔ)存、交電極鍋爐供熱系統(tǒng)和10MW電解水制氫以及高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng);二期項(xiàng)目預(yù)計(jì)建設(shè)及電力削峰填谷進(jìn)行電解水制氫技術(shù)、金屬固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)和燃料電池發(fā)電技術(shù)等國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)。該項(xiàng)目工程作為實(shí)行獨(dú)立核算的發(fā)電項(xiàng)目,其發(fā)電收入按經(jīng)營期平均上網(wǎng)電價(jià)和上網(wǎng)電量計(jì)算,上網(wǎng)電價(jià)為暫定為0.55元/h,項(xiàng)目建成后,預(yù)計(jì)年發(fā)電量可達(dá)3億kWh,年銷售收入可達(dá)1.6億元,對(duì)提升當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)實(shí)力,改善張家口電網(wǎng)的電力結(jié)構(gòu),促進(jìn)風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電行業(yè)的開發(fā)提供有利條件。未來,該項(xiàng)目不僅為我國氫能在大規(guī)模儲(chǔ)能調(diào)峰應(yīng)用場景邁出實(shí)質(zhì)性—步,也為氫儲(chǔ)能商業(yè)模式探索的開始。根據(jù)CNESA不完全統(tǒng)計(jì),截至2021年底,全球已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)儲(chǔ)能項(xiàng)目中,抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比86.2%,新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模EV100PLUS?13運(yùn)新型儲(chǔ)能增長首次突破10GW的年份,增量部分主要來自美國、歐洲、中國等市場。新型儲(chǔ)能主要是電化學(xué)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能以及氫儲(chǔ)能等儲(chǔ)能方式,其中,鈕離子電池、鈉硫電池、鉛蓄電池、液流電池等電化學(xué)儲(chǔ)能占新型儲(chǔ)能總量的95.7%,氫儲(chǔ)能在新型儲(chǔ)能中僅占0.02%左右。在氫儲(chǔ)能領(lǐng)域,歐、額方面,還難以與其它傳統(tǒng)儲(chǔ)能方式相比較。抽水儲(chǔ)能,86.20%熔融鹽儲(chǔ)熱,1.60%新型儲(chǔ)能,12.2%鋰離子電池,11.09% 鈉硫電池,0.24%鉛酸電池,0.27%D液流電池,0.07%飛輪儲(chǔ)能,0.22% 壓縮空氣,0.28% 其它,0.02%全球主要儲(chǔ)能市場通過完善電力市場規(guī)則、提供補(bǔ)貼和投資稅收減免等措施支持儲(chǔ)能市場發(fā)展。在電力市場規(guī)則方面,儲(chǔ)能發(fā)展較為活躍的地區(qū)主要采用合理的峰谷電價(jià)差等電力市場規(guī)則來促進(jìn)儲(chǔ)能的發(fā)展,此外,—些國家將儲(chǔ)能列為獨(dú)立的電力資產(chǎn),定義儲(chǔ)能參與電力市場的模式,降低儲(chǔ)能參與電力市場的門欖。例如美國和中國。在補(bǔ)貼方面,主要采取提供“初裝補(bǔ)貼”的方式,幫助減輕用戶在購買、租賃、安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)階段所承擔(dān)的初始投資壓力,大多數(shù)補(bǔ)貼政策為每套儲(chǔ)能系統(tǒng)提供的補(bǔ)貼額度在初始投資成本的30%~60%之間。在稅收方面,例如美國鼓勵(lì)綠色能源投資出臺(tái)投資稅收減免(ITC),光伏項(xiàng)目可按照投資額的國、法國、日本、韓國等國家和地區(qū),應(yīng)用領(lǐng)域有工業(yè)用戶、交通運(yùn)輸、能源企1、韓國斗山燃料電池發(fā)電站14?EV100PLUS統(tǒng)計(jì),整套系統(tǒng)全年的開動(dòng)率為95%以上,除更換濾芯及檢修外設(shè)備持續(xù)開動(dòng),2、英國電力公司約克那氫氣發(fā)電項(xiàng)目發(fā)電方式將使用渦輪機(jī)來進(jìn)行氫燃燒發(fā)電,在需求高峰時(shí)向電網(wǎng)供電。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)和工程工作。此外,SSE已與挪威能源公司Equinor合作,將于2028年開發(fā)keadby氫氣發(fā)電站,該項(xiàng)目有望成為首座完全使用氫能的大型發(fā)電站。3、法國Hyflexpower氫能綜合利用的示范項(xiàng)目制氫設(shè)備生產(chǎn)的氫氣以30%的比例與70%的天然氣混合燃燒,驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。其試運(yùn)行標(biāo)志著全球首個(gè)集成了高比例摻氫先進(jìn)燃機(jī)的“電能多元化轉(zhuǎn)換”參與項(xiàng)目的合作伙伴包括西門子能源、德國航空太空中心、ENGlESolutions、centrax、ARTTlc,以及希臘國立雅典理工大學(xué)、瑞典隆德大學(xué)、德國杜伊斯堡-4、法國阿海法集團(tuán)科西嘉島“MYRET”項(xiàng)目項(xiàng)目利用氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)峰和平穩(wěn)作用促進(jìn)光伏發(fā)電并網(wǎng)。整個(gè)項(xiàng)目包括33氫儲(chǔ)能技術(shù)路線分析氫儲(chǔ)能是少有的儲(chǔ)存能量可以在太瓦時(shí)以上,響應(yīng)時(shí)長可以短至秒級(jí)別,儲(chǔ)能時(shí)長可以適用于極短(分鐘級(jí)別)或極長時(shí)間(跨季度)的新型儲(chǔ)能方式。在中短期內(nèi),氫儲(chǔ)能技術(shù)將主要趨向?qū)捁β什▌?dòng)適應(yīng)性(0-100%)、大功率化電解槽單槽以及良好的間歇性電源功率波動(dòng)適配性等方EV100PLUS?17氫儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分:制氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)和氫發(fā)電系統(tǒng)。分別對(duì)應(yīng)電解水制氫技術(shù)(電-氫的轉(zhuǎn)換)、儲(chǔ)氫技術(shù)、氫燃料電池技術(shù)或氫燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)(氫-電的轉(zhuǎn)換),其中,電解水制氫技術(shù)、儲(chǔ)氫技術(shù)各有多條技術(shù)路線,不同可再生能源可再生能源燃料電池儲(chǔ)氫制氫水電解最終用戶1、制氫技術(shù)電解水制氫技術(shù)主要分為堿性電解水(ALK)技術(shù)、質(zhì)子交換膜電解水(PEMEC)技術(shù)以及固體氧化物電解水(SOEC)技術(shù)三類,目前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用ALK技術(shù)是目前最成熟的電解水制氫技術(shù),投資成本低、壽命長、單槽制氫規(guī)模大(目前世界上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的最大的堿性電解槽單槽是1300Nm3/h,最多達(dá)3/h),我國的ALK技術(shù)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平,實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。勢;但堿性電解水需要堿液作為電解質(zhì),存在污染性,而且動(dòng)載性能差、電流密度低、啟停速度較慢,當(dāng)前ALK技術(shù)的冷啟動(dòng)時(shí)間在數(shù)適合穩(wěn)態(tài)電力情況下大規(guī)模電解水制氫場景,例如工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。而在可再生能源電力系統(tǒng),堿性電解水技術(shù)需要保持熱啟動(dòng)的狀態(tài),才能快速響應(yīng)不確定性18?EV100PLUSPEMEC技術(shù)的具有響應(yīng)較快(冷啟動(dòng)時(shí)間在分鐘級(jí)別,熱啟動(dòng)時(shí)間在秒級(jí)別)、負(fù)荷范圍寬、運(yùn)行靈活等優(yōu)勢,以及能源轉(zhuǎn)換效率較高,靅解槽占地面積小,安全系數(shù)高等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是單槽功率低、綜合成本較高以及關(guān)鍵技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)全部國產(chǎn)化。在單槽功率方面,目前國內(nèi)的PEMEC靅解槽單槽制氫能力主要以幾標(biāo)方到幾十標(biāo)方為主,而國外的可達(dá)到數(shù)百標(biāo)方,在單槽功率方面與國外先進(jìn)水平尚存著—定差距。在成本方面,需要貴金屬作為催化劑,成本是堿性靅解美國和日本企業(yè)壟斷,國內(nèi)僅有山東東岳集團(tuán)可以生產(chǎn)性能相對(duì)優(yōu)良的質(zhì)子交換膜產(chǎn)品。在響應(yīng)方面,PEMEC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)輸入功率秒級(jí)響應(yīng),同時(shí)可適應(yīng)0%—技術(shù)的發(fā)展方向?qū)②呄騿尾鄞蠊β驶?、成本接近堿性靅解槽發(fā)展。總體而言,的波動(dòng)性,適用于交通、航空等需要快速啟動(dòng)的領(lǐng)域。相比ALK技術(shù)和PEMEC技術(shù),SOEC技術(shù)具有更高的能量轉(zhuǎn)化效率高(可的研究和新型材料的研發(fā)尚未有重大突破,限制了SOEC技術(shù)的大規(guī)模推廣,僅下表是三類制氫技術(shù)關(guān)鍵指標(biāo),主要來自文獻(xiàn)以及清華清華大學(xué)車輛與運(yùn)載特性堿性電解水質(zhì)子交換膜電解水固體氧化物電解水能源轉(zhuǎn)換效率60%ㄦ75%相對(duì)較低70%ㄦ90%較高高系統(tǒng)能耗冷啟動(dòng)時(shí)間數(shù)小時(shí)熱啟動(dòng)時(shí)間靅解槽溫濚靅褣檖濚寬功率適應(yīng)性EV100PLUS?19特性堿性電解水質(zhì)子交換膜電解水固體氧化物電解水制氫設(shè)備成本16000~20000元/kw(小規(guī)模)~6000元/kw(大規(guī)模)技術(shù)成熟度技術(shù)較為成熟,已實(shí)行技術(shù)尚處于從研發(fā)走向工業(yè)化,實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段,開始工業(yè)化商業(yè)化水平低進(jìn)入小型示范應(yīng)用階段2、儲(chǔ)氫技術(shù)儲(chǔ)氫技術(shù)主要有固定式高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)、液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)和固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù),在發(fā)電領(lǐng)域,目前固定式高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是主流的儲(chǔ)氫技術(shù),低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)（1)氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)主要指高壓氣體儲(chǔ)氫,我國固定式高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫主要有是最為常用的儲(chǔ)氫技術(shù),同時(shí)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本相對(duì)低廉、充裝和排放速度較快、操作方便快捷等優(yōu)點(diǎn),在儲(chǔ)氫技術(shù)中占據(jù)主導(dǎo)地位。但是,在高壓的作用下,—般氫氣儲(chǔ)運(yùn)材料易發(fā)生氫脆,存著泄漏和爆炸的風(fēng)險(xiǎn),而且儲(chǔ)氫體積密度相對(duì)較低,增加儲(chǔ)氫成本。在中國石化新疆庫車綠氫示范項(xiàng)目,儲(chǔ)氫系統(tǒng)是21（2)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是在20K(-253氣)左右下,利用壓縮機(jī)將氫氣液化并儲(chǔ)存在高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫的3倍和1.8倍左右。液態(tài)儲(chǔ)氫的液化過程能耗非常高,液化1kg液氫儲(chǔ)罐位于美國肯尼迫航天中心,儲(chǔ)氫體積達(dá)到12000L,用于美國宇航局解水制氫液態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)氫。有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫是利用—些不飽和液體有機(jī)物等通過加氫反應(yīng)將氫氣固定,形成分子內(nèi)結(jié)合有氫的液態(tài)化合物以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫的功能,然后在需要使用氫氣的時(shí)候進(jìn)行脫氫。這個(gè)過程中,加氫和脫氫是可逆的。理論上,矯爛、烘爛以及某些不20?EV100PLUS衍生物儲(chǔ)氫主要指將氫氣轉(zhuǎn)化為氨、甲醇等氫衍生物,利用液氨和甲醇的相對(duì)較高的安全性,以及在全球有成熟和規(guī)?；倪\(yùn)輸體系和基礎(chǔ)設(shè)施,運(yùn)輸成本較低且可以進(jìn)行全球貿(mào)易。未來,將綠氫轉(zhuǎn)化為液氨和液態(tài)甲醇運(yùn)輸?shù)较掠螒?yīng)用場景,將具有良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。在發(fā)電儲(chǔ)能領(lǐng)域,液氨和甲醇可以應(yīng)用于燃?xì)廨喸串a(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NED0)的委托下,lHl公司開發(fā)了2000KW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),將液氨直接噴入燃燒室并與天然氣燃燒,目前已實(shí)現(xiàn)70%液氨和天然氣上世紀(jì)70年代,已有多個(gè)機(jī)構(gòu)展開甲醇燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)研發(fā),氣輪機(jī)是可行的,但至今還沒有甲醇燃?xì)廨啓C(jī)的商業(yè)化產(chǎn)品。（3)固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)原理是某些金屬或合金與氫反應(yīng)以后可以生成金屬氫化物,達(dá)到吸收氫的效果,生成的金屬氫化物在加熱后再釋放氫。固態(tài)儲(chǔ)氫的儲(chǔ)氫密度可氫儲(chǔ)能發(fā)電工程項(xiàng)目中,利用了96套吸放氫金屬固態(tài)儲(chǔ)氫裝置進(jìn)行儲(chǔ)氫。3、氫氣發(fā)電技術(shù)（1)氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)能互補(bǔ)的途徑,電能利用率可達(dá)75%,達(dá)到抽水儲(chǔ)能的能效水平;當(dāng)前氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)的摻氫比例正轉(zhuǎn)向高比例化,未來有望實(shí)現(xiàn)純氫燃?xì)廨啓C(jī)。EV100PLUS?21儲(chǔ)氫罐熱網(wǎng)熱負(fù)荷儲(chǔ)氫罐熱網(wǎng)熱負(fù)荷供給側(cè)負(fù)荷側(cè)負(fù)荷側(cè)燃?xì)淙細(xì)廨啓C(jī)機(jī)組氫儲(chǔ)能單元熱儲(chǔ)能 傳輸線傳輸線傳輸線氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組在發(fā)電領(lǐng)域相比燃煤發(fā)電機(jī)組有著較大的優(yōu)勢,具有發(fā)電效率高,污染物排放低、建造周期短、占地面積小、耗水量少和運(yùn)行調(diào)節(jié)程中的燃燒振蕩、控制燃料空氣比以及回火風(fēng)險(xiǎn)控制,此外還需設(shè)計(jì)制造出氫燃當(dāng)前氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)主要以摻氫的燃?xì)廨啓C(jī)為主,大部分氫燃料燃?xì)鈿涞臍淙剂先細(xì)廨啓C(jī),多項(xiàng)純氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)開發(fā)項(xiàng)目也正在開展。在高比例摻的摻氫混合燃料燃燒技術(shù),該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒和低氮氧化物排放;GE公司聲燃?xì)廨啓C(jī)原型機(jī)的試驗(yàn);2020年3月,MHPS公司設(shè)計(jì)能夠從30%氫氣和70%2022年,我國的國家電投荊門綠動(dòng)電廠在運(yùn)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)15%摻氫燃燒改造和商業(yè)運(yùn)行,這是我國首次在重型燃機(jī)商業(yè)機(jī)組上實(shí)施摻氫燃燒改造試驗(yàn)和科研攻關(guān),該項(xiàng)目成為全球首個(gè)在天然氣商業(yè)機(jī)組中進(jìn)行摻氫燃燒的聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)（2)氫燃料電池技術(shù)氫燃料電池技術(shù)已在分布式發(fā)電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化發(fā)展,目前主要由美國、歐22?EV100PLUS盟、日本和韓國引領(lǐng),部署較多的是日本的家用燃料電池分布式發(fā)電ENE-FARM根據(jù)電解質(zhì)的不同,氫燃料電池可以分為質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、高純氫氣的質(zhì)子交換膜電池(PEMFC)和采用粗氫和碳?xì)淙剂系墓腆w氧化物燃料電為代表,主要發(fā)展PEMFC小型家用分布式發(fā)電,是全球微型最大的系統(tǒng);日本于2009年開始大范圍推廣家用燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)——本滿足—般家庭60%~90%的用電;十余年以來,日本各品牌ENE-FARM產(chǎn)品累統(tǒng),也有—部分是SOFC電池。歐盟的Ene-field項(xiàng)目,研發(fā)了數(shù)十款SOFC及AFC是最早得到實(shí)際應(yīng)用的燃料電池技術(shù),最早應(yīng)用于阿波羅宇宙飛船,為致其使用壽命較短,因此除航空航天領(lǐng)域外,其它商業(yè)化應(yīng)用案例非常少。類型PEMFCs0FCAFC電解質(zhì)固態(tài)質(zhì)子交換膜固態(tài)氧化物堿性電解液工作溫度發(fā)電效率導(dǎo)電離子+2--應(yīng)用交通、小型家用分布式發(fā)電、應(yīng)急電源大型商用分布式發(fā)電航空航天領(lǐng)域代表企業(yè)日本松下、東芝美國BloomEnergy,美國FCE,日本松下、東芝(ENE-FARM項(xiàng)目),日本MHPS,歐洲SunfireEV100PLUS?23目前的儲(chǔ)能技術(shù)主要分為:物理儲(chǔ)能使電磁儲(chǔ)能使電化學(xué)儲(chǔ)能使熱儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能。其中,物理儲(chǔ)能包括抽水儲(chǔ)能使壓縮空氣儲(chǔ)能使飛輪儲(chǔ)能等技術(shù),化學(xué)儲(chǔ)能包括鉛酸蓄電池使鈕離子電池使鈉硫電池使液流電池等技術(shù),電磁儲(chǔ)能包括超級(jí)電容器使超導(dǎo)儲(chǔ)能等技術(shù),熱儲(chǔ)能主要有熔融鹽儲(chǔ)能,氫儲(chǔ)能作為—類新型儲(chǔ)能技術(shù),近年來在政府政策文件中多次提及。1、各儲(chǔ)能路線類型抽水儲(chǔ)能是目前最成熟的儲(chǔ)能技術(shù),是傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)中具有大規(guī)模使長周期儲(chǔ)能優(yōu)勢的儲(chǔ)能技術(shù)。鈕電池儲(chǔ)能是當(dāng)前最有發(fā)展前景的儲(chǔ)能技術(shù),主要依托于規(guī)模龐大使發(fā)展迅猛的鈕離子動(dòng)力電池和汽車市場,是—類反應(yīng)速度快使整體效率高的技術(shù)。氫儲(chǔ)能是最具潛力的新型儲(chǔ)能技術(shù)之—,具有比抽水儲(chǔ)能更突出的大規(guī)模使長周期儲(chǔ)能優(yōu)勢,同時(shí)具備較快的釋能響應(yīng)速度。（1)物理儲(chǔ)能命極長,遠(yuǎn)超其他傳統(tǒng)儲(chǔ)能類型,是—種可靠的儲(chǔ)能方式。但是另—方面,抽水地形條件的限制,需要占用大面積土地,工程費(fèi)用較高。飛輪儲(chǔ)能效率高,不受充放次數(shù)限制,維護(hù)簡單,儲(chǔ)能密度高,達(dá)到（2)電磁儲(chǔ)能超導(dǎo)儲(chǔ)能的響應(yīng)速度在這幾類儲(chǔ)能是最快的,全功率反應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí),效24?EV100PLUS儲(chǔ)能周期短,功率成本和能力成本相對(duì)較高,儲(chǔ)能規(guī)模小(0.1~1MW)。超級(jí)電容儲(chǔ)能的響應(yīng)速度和超導(dǎo)儲(chǔ)能—樣,也是毫秒級(jí)別,效率較高,壽命相對(duì)較長(~15年),功率成本比其他儲(chǔ)能方式低,僅400~500元/kW。此外,和超導(dǎo)儲(chǔ)能—樣,儲(chǔ)能周期短,儲(chǔ)能規(guī)模小。（3)電化學(xué)儲(chǔ)能電化學(xué)儲(chǔ)能近年來受到極大的關(guān)注,其儲(chǔ)能規(guī)模介于物理儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能方理儲(chǔ)能但低于電磁儲(chǔ)能,能量密度和功率密度都比較高。但缺點(diǎn)在于壽命整體相對(duì)較短,存在污染。鉛酸電池、鈕電池、鈉硫電池和硫鈉電池這四類電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)目前均有商業(yè)化應(yīng)用,技術(shù)相對(duì)成熟。其中的鈕電池儲(chǔ)能是目前最有發(fā)展前景的儲(chǔ)能電池之—,依托目前規(guī)模龐大且發(fā)展迅猛的鈕離子動(dòng)力電池和汽車市場,（4)熱儲(chǔ)能儲(chǔ)熱技術(shù)是以儲(chǔ)熱材料為媒介將太陽能光熱、地?zé)?、工業(yè)余熱、低品位廢熱等熱能儲(chǔ)存起來,在需要的時(shí)候進(jìn)行釋放的儲(chǔ)能技術(shù)。目前在儲(chǔ)熱技術(shù)中,熔融鹽作為—類常見儲(chǔ)熱介質(zhì),具有使用溫度高、傳熱性能好、比熱容大等優(yōu)點(diǎn),在（5)氫儲(chǔ)能氫儲(chǔ)能以氫作為能源的介質(zhì)儲(chǔ)存化學(xué)能,在應(yīng)用端主要通過氫燃料電池來實(shí)現(xiàn)氫能到電能的轉(zhuǎn)變。作為—種新型儲(chǔ)能介質(zhì),氫能熱值高,燃燒產(chǎn)物只有水,能以氣態(tài)、液態(tài)的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫罐中,或以固態(tài)的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫材料中,并具有以下優(yōu)勢:①氫和電能之間通過電解水與燃料電池技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高效率的相互轉(zhuǎn)換;②壓縮的氫氣有很高的能量密度;③氫氣具有成比例放大到電網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用的潛力。通常氫作為儲(chǔ)能工具主要應(yīng)用于光(風(fēng))儲(chǔ)氫電—體化、燃料電池分布2、技術(shù)優(yōu)劣勢對(duì)比儲(chǔ)能時(shí)長和儲(chǔ)能容量是儲(chǔ)能的主要衡量指標(biāo),不同儲(chǔ)能技術(shù)的儲(chǔ)能時(shí)長、儲(chǔ)能容量也不同。有儲(chǔ)能時(shí)長較短的短時(shí)儲(chǔ)能方式,如超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容、飛輪儲(chǔ)能等,儲(chǔ)能時(shí)長可以短至數(shù)秒;有儲(chǔ)能時(shí)長較長的長時(shí)間儲(chǔ)能方式,如電化學(xué)儲(chǔ)能、抽水儲(chǔ)能以及氫儲(chǔ)能,儲(chǔ)能時(shí)長可以長至數(shù)月,氫儲(chǔ)能的儲(chǔ)能時(shí)長更是可以達(dá)到—年以上,可以實(shí)現(xiàn)能量跨季節(jié)儲(chǔ)存。而在儲(chǔ)能容量方面,超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容的儲(chǔ)能容量較小,往往在1MWh以下,而氫能的儲(chǔ)能容量可以達(dá)到數(shù)個(gè)各儲(chǔ)能技術(shù)的技術(shù)參數(shù)如下表:類型儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)能容量儲(chǔ)能時(shí)長全功率響應(yīng)時(shí)間放電時(shí)間效率/%儲(chǔ)能密度/[(W·h)·L-1]壽命/a物理儲(chǔ)能抽水儲(chǔ)能數(shù)小時(shí)~數(shù)月分鐘級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能數(shù)分鐘~數(shù)月分鐘級(jí)飛輪儲(chǔ)能數(shù)秒~數(shù)分鐘十毫秒級(jí)毫秒-15分鐘儲(chǔ)能超導(dǎo)數(shù)秒毫秒級(jí)毫秒-8秒超級(jí)電容數(shù)秒毫秒級(jí)毫秒-60分鐘EV100PLUS?25類型儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)能容量儲(chǔ)能時(shí)長全功率響應(yīng)時(shí)間放電時(shí)間效率/%儲(chǔ)能密度/[(W·h)·L-1]壽命/a電化學(xué)儲(chǔ)能鉛酸電池?cái)?shù)分鐘~數(shù)天百毫秒級(jí)分鐘-小時(shí)鈕電池?cái)?shù)分鐘~數(shù)天百毫秒級(jí)分鐘-小時(shí)液流電池?cái)?shù)分鐘~數(shù)月百毫秒級(jí)秒-小時(shí)硫鈉電池?cái)?shù)秒~數(shù)小時(shí)百毫秒級(jí)秒-小時(shí)氫儲(chǔ)能氫數(shù)分鐘~數(shù)月秒級(jí)別液氫:~2300相比其它儲(chǔ)能方式,氫儲(chǔ)能在儲(chǔ)能時(shí)長、儲(chǔ)能容量、儲(chǔ)能密度上具有較大優(yōu)勢,在儲(chǔ)能時(shí)長方面,可以實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)儲(chǔ)能;在儲(chǔ)能容量方面,可以達(dá)到Twh級(jí)別;在儲(chǔ)能密度方面,液氫的體積能量密度可達(dá)到2300wh.L-1,是目前儲(chǔ)能方式中最高的儲(chǔ)能密度。但另—方面,氫儲(chǔ)能在能量轉(zhuǎn)換效率、響應(yīng)速度等方面則相換效率只有40%~60%,響應(yīng)速度(PEM電解槽的熱啟動(dòng))目前最快也需要目前,可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)只有抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能,發(fā)展勢頭較猛的有電化學(xué)儲(chǔ)能。但抽水蓄能電站的建設(shè)受到地理?xiàng)l件的嚴(yán)格限制,尤其中國可再生能源集中地的水資源有限,難以滿足建造抽水蓄能電站的需求,且建設(shè)周期較長對(duì)周邊生態(tài)存在較大影響。壓縮空氣儲(chǔ)能容量大、壽命長、經(jīng)濟(jì)性能好、充放電循環(huán)多,但目前還存在傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)需要燃燒化石能源,小型系統(tǒng)的效率不高和大型系統(tǒng)需要特定的地理?xiàng)l件建造儲(chǔ)氣室等缺點(diǎn)。電化學(xué)儲(chǔ)能成本較高,電池壽命只有五年左右,并且廢舊電池處理面臨諸多環(huán)保問題,目前在容量需求小的調(diào)頻率儲(chǔ)能場景應(yīng)用較多,大規(guī)模調(diào)峰儲(chǔ)能應(yīng)用不具有經(jīng)濟(jì)可相比之下,氫儲(chǔ)能能量密度高、可長時(shí)間存儲(chǔ)且可實(shí)現(xiàn)過程無污染,是少有的能夠儲(chǔ)存Twh以上,且可同時(shí)適用于極短(分鐘級(jí)別)或極長時(shí)間供電(年級(jí)別)的能量儲(chǔ)備技術(shù)方式,響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較短(秒級(jí)別),被認(rèn)為是極具潛力的新型儲(chǔ)能技術(shù)。對(duì)可再生和可持續(xù)能源系統(tǒng)而言,氫氣是—種極好的能量存儲(chǔ)介26?EV100PLUSEV100PLUS?271、寬功率波動(dòng)適應(yīng)性的高效電解制氫技術(shù)還有待發(fā)展可再生能源的不確定因素很多,比如風(fēng)電發(fā)電,1臺(tái)風(fēng)機(jī)—天內(nèi)的功率輸出波動(dòng)范圍非常大,因此要求制氫系統(tǒng)的功率耐受范圍盡量能達(dá)到0%~100%,更好地糯合風(fēng)電、光伏發(fā)電系統(tǒng),提高風(fēng)光等可再生能源的消納。目前堿性電解水制氫的寬功率波動(dòng)適應(yīng)性在20%-100%,難以糯合質(zhì)量較差的可再生能源電力,率波動(dòng)適應(yīng)性(0-100%),能夠更好地適應(yīng)可再生能源電力,但是PEM系統(tǒng)成本遠(yuǎn)高于堿性電解水制氫系統(tǒng),不具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。因此,短期內(nèi),如何提高堿2、氫儲(chǔ)能設(shè)施大功率化、項(xiàng)目大規(guī)模化發(fā)展將成主要趨勢目前我國已建成的氫儲(chǔ)能項(xiàng)目多數(shù)是kw級(jí)別的電解水制氫系統(tǒng),氫燃料電池的功率也以kw和Mw級(jí)別為主,制氫和發(fā)電規(guī)模較小,攤銷到每單位儲(chǔ)能的儲(chǔ)能成本就相對(duì)較高。在實(shí)際的示范項(xiàng)目中證明,儲(chǔ)能項(xiàng)目每單位儲(chǔ)能的儲(chǔ)能成本與項(xiàng)目的儲(chǔ)能規(guī)模以及設(shè)備的功率都有密切關(guān)系,往往項(xiàng)目規(guī)模越大、設(shè)備功率越大,攤銷到每單位儲(chǔ)能的儲(chǔ)能成本就相對(duì)越低。未來,只有實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能裝備的大功率化、項(xiàng)目的大規(guī)模化,才能體現(xiàn)氫儲(chǔ)能項(xiàng)目的規(guī)?；瘍?chǔ)能優(yōu)勢。3、氫儲(chǔ)能系統(tǒng)與風(fēng)電場的適配性尚需提高由于風(fēng)力、太陽能的不確定性較強(qiáng),導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電可能會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模低品質(zhì)的電力,而電解水制氫裝置對(duì)電力的穩(wěn)定性要求較高,頻繁的電力波動(dòng)將對(duì)設(shè)備的運(yùn)行壽命和氫氣純度質(zhì)量造成較大影響。針對(duì)技術(shù)方面的挑戰(zhàn),需要進(jìn)行有效的電能匹配,提高制氫設(shè)備的可利用率。提高電解水制氫設(shè)備對(duì)間歇性電源功率波動(dòng)的適應(yīng)性,深入研究制氫裝備的功率波動(dòng)適應(yīng)性,開發(fā)大功率、低成本的高效率的工業(yè)化堿性電解水制氫技術(shù),以及開發(fā)可快速響應(yīng)功率波動(dòng)的質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)。此外,還有氫儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)的綜合調(diào)峰控制、大44氫儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性分析氫儲(chǔ)能的度電成本越低、能源套利越高,越容易實(shí)現(xiàn)其貨幣價(jià)值;度電成本取決于投資總額與氫發(fā)電量,分別形成正相關(guān)和負(fù)相關(guān)的關(guān)系;目前,我國大多數(shù)省份存在較大的模的擴(kuò)大,氫儲(chǔ)能開始具備較好的經(jīng)濟(jì)效益,有望逐漸走向EV100PLUS?31氫儲(chǔ)能的度電成本越低、能源套利越高,越容易實(shí)現(xiàn)其貨幣價(jià)值;度電成本取決于投資總額與氫發(fā)電量,分別形成正相關(guān)和負(fù)相關(guān)的關(guān)系;目前,我國大多隨電解水制氫、氫燃料電池等系統(tǒng)成本的下降以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,氫儲(chǔ)能開始具備較好的經(jīng)濟(jì)效益,有望逐漸走向規(guī)?；瘧?yīng)用。氫儲(chǔ)能有利于提高可再生能源的利用率和增加電力系統(tǒng)的靈活性,但其部署仍主要受到項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的影響,要實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)性,主要措施在于降低成本以及實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的能源套利,當(dāng)能源套利大于成本時(shí),即可實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能的盈利,即具備經(jīng)濟(jì)性。其次,不同的儲(chǔ)能方式,因其成本不同,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性也有所差異。分析氫儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性,—是分析氫儲(chǔ)能的成本以及能源套利情況;二是對(duì)標(biāo)常見的儲(chǔ)能方式,例如已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的抽水儲(chǔ)能以及當(dāng)前發(fā)展迅猛的電化學(xué)儲(chǔ)能,前者同樣具有大儲(chǔ)能容量、長儲(chǔ)能時(shí)長優(yōu)勢的優(yōu)勢,后者則是具有快速響應(yīng)能力的優(yōu)勢,比較雙方的經(jīng)濟(jì)性。1、成本分析全生命周期度電成本是目前儲(chǔ)能常用的成本衡量指標(biāo)。全生命周期的每度電總成本/儲(chǔ)能電站總處理電量,指在全生命周期內(nèi)對(duì)儲(chǔ)能電站的總成本和發(fā)電量進(jìn)行平準(zhǔn)化計(jì)算得到的儲(chǔ)能成本。儲(chǔ)能電站總處理電量是儲(chǔ)能裝置每年的儲(chǔ)存輸送返回電網(wǎng)或應(yīng)用端的發(fā)電量。度電成本在評(píng)估儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面具有重要指導(dǎo)意義。其計(jì)算公式如下:度電成本=總成本/總處理電量=csum/Esum式中,CSum為儲(chǔ)能電站全生命周期的總成本;ESum為儲(chǔ)能電站全生命周其中,全生命周期儲(chǔ)能電站總成本可以分為安裝成本和運(yùn)行成本,安裝成本主要包括儲(chǔ)能系統(tǒng)成本和土建成本等初始投資,運(yùn)行成本則包括運(yùn)維成本、人工32?EV100PLUS成本、回收殘值等;全生命周期儲(chǔ)能電站總處理電量主要指氫發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電總發(fā)電量約2.9億kWh。從預(yù)計(jì)運(yùn)行情況測算,該氫儲(chǔ)能項(xiàng)目的度電成本預(yù)計(jì)在項(xiàng)目數(shù)值—、設(shè)備折舊年限,年二、土地、房屋折舊,年三、安裝成本,億元3.1設(shè)備裝置費(fèi)用,億元3.1.1堿性電解水制氫裝置,億元3.1.2儲(chǔ)氫裝置,億元3.1.3燃料電池發(fā)電裝置,億元3.1.4其他設(shè)備費(fèi)用3.2土地、建設(shè)費(fèi)用,億元四、每年土地、房屋折舊,億元/年五、每年設(shè)備裝置費(fèi)用攤銷,億元/年六、每年維修運(yùn)營成本,億元/年七、每年人工成本,億元/年八、回收殘值,億元/年九、每年平均成本合計(jì),億元/年十、預(yù)計(jì)每年氫發(fā)電,億kWh/年十—、度電成本,元/kWh（1)技術(shù)路線、發(fā)電時(shí)長對(duì)氫儲(chǔ)能成本的影響氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的子系統(tǒng)包括多種技術(shù)路線,其中,制氫系統(tǒng)包括堿性和EV100PLUS?33電解水制氫裝置,儲(chǔ)氫系統(tǒng)包括高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)、固態(tài)儲(chǔ)氫裝置等。子系統(tǒng)選擇的技術(shù)路線不同,將影響氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的度電成本。例如,在張家口置替換成為高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫,測算其度電成本將降至0.74元/kWh,二者的替換對(duì)成本的影響不大;而當(dāng)前固定式液態(tài)儲(chǔ)氫成本均遠(yuǎn)高于二者,不具備成本優(yōu)勢。因此,當(dāng)規(guī)劃氫儲(chǔ)能發(fā)電站時(shí),在考慮項(xiàng)目實(shí)情的情況下,應(yīng)當(dāng)充分考慮各子系統(tǒng)的技術(shù)路線,選擇氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的最優(yōu)配置。場景一場景二場景三場景四制氫系統(tǒng)堿性電解水制氫PEM電解水制氫堿性電解水制氫PEM電解水制氫儲(chǔ)氫系統(tǒng)固態(tài)儲(chǔ)氫固態(tài)儲(chǔ)氫高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫氫發(fā)電系統(tǒng)PEM燃料電池PEM燃料電池PEM燃料電池PEM燃料電池度電成本,元/kWh來源:部分?jǐn)?shù)據(jù)來自上海氫楓能源技術(shù)有限公司除了技術(shù)路線影響度電成本之外,在實(shí)際生產(chǎn)中,對(duì)于同—?dú)鋬?chǔ)能設(shè)施,氫均發(fā)電時(shí)長約3.3h,電解水制氫系統(tǒng)的日均制氫時(shí)長約6.7h(假設(shè)氫燃料電池發(fā)電效率為50%)。在未擴(kuò)容的情況下,測算出氫日均發(fā)電時(shí)長越長,氫儲(chǔ)能度電成本越低。氫日均發(fā)電時(shí)長與電解水制氫系統(tǒng)利用率有關(guān),理論上,場景—的制電成本低至0.25元/kWh,相比抽水儲(chǔ)能開始具備成本優(yōu)勢。34?EV100PLUS度電成本，元/kWh6.005.004.003.002.001.000.00場景三場景四發(fā)電總量.場景一◆場景二場景三場景四發(fā)電總量12.0010.008.006.004.002.000.00發(fā)電量，億kWh/年0.02.04.06.08.010.012.014.0日均發(fā)電時(shí)長，h圖6氫儲(chǔ)能度電成本與氫發(fā)電時(shí)長相關(guān)性,未擴(kuò)容因此,在通常情況下,氫儲(chǔ)能發(fā)電站通過選擇成本更低廉的堿性(ALK)電解水制氫和高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫(或固態(tài)儲(chǔ)氫,規(guī)模化情況下,目前兩者的成本差距較小)的技術(shù)路線,以及盡可能延長氫發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電時(shí)長(實(shí)際上提高整個(gè)氫儲(chǔ)能電站的利用率),降低全生命周期儲(chǔ)能電站的總成本以及增加全生命周期儲(chǔ)能電站的總處理電量,達(dá)到降本的目的。（2)項(xiàng)目規(guī)模對(duì)氫儲(chǔ)能成本的影響子交換膜(PEM)電解水制氫裝置、1MW質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電裝置、200kg儲(chǔ)氫裝置組成。根據(jù)同樣的計(jì)算方式,測算該項(xiàng)目的生命周期度電成本情況。從結(jié)果來看,該項(xiàng)目的氫儲(chǔ)能度電成本為2.19元/kWh,假設(shè)制氫方式與張家口電成本差距較大。究其原因,主要是兩個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模差異導(dǎo)致。通常情況下,項(xiàng)目規(guī)模越大,土地、建設(shè)以及核心設(shè)備的算攤銷的成本越低,度電成本越低。EV100PLUS?35項(xiàng)目PEM電解水制氫場景（場景五)ALK電解水制氫場景（場景六)—、設(shè)備折舊年限,年二、土地、房屋折舊,年3.1設(shè)備裝置費(fèi)用,萬元3.1.1電解水制氫裝置,萬元3.1.2儲(chǔ)氫裝置,萬元3.1.3燃料電池發(fā)電裝置,萬元3.2土地、建設(shè)費(fèi)用,萬元四、每年土地、房屋折舊,萬元/年五、每年設(shè)備裝置費(fèi)用攤銷,萬元/年六、每年維修運(yùn)營成本,萬元/年七、每年人工成本,萬元/年八、回收殘值,萬元/年九、每年平均成本合計(jì),萬元/年十、每年氫發(fā)電,萬kwh/年十—、度電成本,元/kwh（3)儲(chǔ)能時(shí)長對(duì)氫儲(chǔ)能成本的影響氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)氫時(shí)長主要取決于儲(chǔ)氫系統(tǒng)容量,當(dāng)某段時(shí)間的儲(chǔ)氫容量遠(yuǎn)高于氫發(fā)電所需氫氣時(shí),氫儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)氫量增加,儲(chǔ)氫時(shí)長也隨之拉長。在文章前面度電成本測算中發(fā)現(xiàn),相比制氫系統(tǒng)和氫發(fā)電系統(tǒng),容量成本(儲(chǔ)氫系統(tǒng)帶來的成本)在總成本中占比較小(約9.5%),隨著儲(chǔ)能時(shí)長的增加,度電成本增在儲(chǔ)能時(shí)長方面,抽水儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過增加系統(tǒng)功率(影響容量成本,占總成本50%左右)來增加儲(chǔ)能量,鈕電池等電化學(xué)儲(chǔ)能可以通過增加電池組(即容量成本,占總成本88%左右)來增加儲(chǔ)能量,進(jìn)而增加系統(tǒng)的儲(chǔ)能時(shí)長。增加儲(chǔ)能時(shí)長實(shí)際相當(dāng)于減少儲(chǔ)能系統(tǒng)的循環(huán)次數(shù),本質(zhì)上降低了系統(tǒng)利用率,最終36?EV100PLUS導(dǎo)致單位成本的增加。但相比之下,氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量成本占比較低,對(duì)總成本影響較小,因此適用于大規(guī)模、長周期的儲(chǔ)能場景。根據(jù)相關(guān)資料顯示,當(dāng)儲(chǔ)能時(shí)長增加5倍,氫儲(chǔ)能的度電成本僅增加—倍不到。度電成本，元/kWh1.41.2 0.80.60.40.20050100150200250300350儲(chǔ)能時(shí)長，h（4)氫儲(chǔ)能與抽水儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能度電成本比較/Mwh,系統(tǒng)能量效率76%,年運(yùn)行比例約90%。由此測算可得,抽水蓄能產(chǎn)生的度電成本為0.21-0.25元/kwh,是目前成本最低廉的儲(chǔ)能方式之—。由于能量密度高、循環(huán)性能好、耐低溫性能相對(duì)較好,常用于消費(fèi)級(jí)新能源電動(dòng)EV100PLUS?372.52.1921.260.950.8810.820.820.860.740.50.710.620.670.610.250.2102.52.1921.260.950.8810.820.820.860.740.50.710.620.670.610.250.210圖8幾類典型儲(chǔ)能技術(shù)的度電成本,元/kWh注:氫儲(chǔ)能的規(guī)模在MW級(jí)別以上對(duì)比抽水儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能,當(dāng)前氫儲(chǔ)能的度電成本比抽水儲(chǔ)能仍然偏高,但已經(jīng)下探到電化學(xué)儲(chǔ)能的成本區(qū)間,開始具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)。而且與電化學(xué)儲(chǔ)能相比,氫儲(chǔ)能的儲(chǔ)能容量增加的同時(shí),其成本的增加遠(yuǎn)低于電化學(xué)儲(chǔ)能,更適用于規(guī)?；瘍?chǔ)能場景。2、能源套利當(dāng)電網(wǎng)峰谷電價(jià)差大于儲(chǔ)能的度電成本時(shí),儲(chǔ)能有望實(shí)現(xiàn)盈利,且峰谷電價(jià)差越大,儲(chǔ)能套利空間越大,儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性就越好;當(dāng)前我國的海南、天津、浙江、廣東、上海等地已設(shè)置了較大的峰谷電價(jià)差,其氫儲(chǔ)能設(shè)施具有能源套利的2021年7月29日,國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)—步完善分時(shí)差原則上不低于4:1;此外要建立尖峰電價(jià)機(jī)制,尖峰電價(jià)在峰段電價(jià)基礎(chǔ)上上浮以上,分別是天津、上海、重慶和浙江;15個(gè)省份單位峰谷電價(jià)差在0.8~1.2元38?EV100PLUS市。儲(chǔ)能設(shè)施的經(jīng)濟(jì)價(jià)值主要由能源套利來體現(xiàn),當(dāng)電網(wǎng)峰谷電價(jià)差大于儲(chǔ)能的度電成本時(shí),儲(chǔ)能設(shè)施才有望實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性,且峰谷電價(jià)差越大,儲(chǔ)能套利空間越大,儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)效益就越好。電價(jià)差達(dá)到1.14/kwh左右,遠(yuǎn)高于0.75元/kwh的度電成本,理論上可以實(shí)現(xiàn)有19個(gè)省市,大部分地區(qū)已經(jīng)具備大規(guī)模氫儲(chǔ)能電站的能源套利空間與傳統(tǒng)的抽水儲(chǔ)能和發(fā)展勢頭較猛的電化學(xué)儲(chǔ)能相比,當(dāng)前氫儲(chǔ)能的成本偏高,經(jīng)濟(jì)效益較差。但由于氫能產(chǎn)業(yè)還處于初級(jí)發(fā)展階段,隨著技術(shù)、產(chǎn)品的不斷突破和創(chuàng)新,規(guī)?；l(fā)展的實(shí)現(xiàn),氫能產(chǎn)業(yè)具有較大的降本空間,這將直接推氫儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性主要受到成本以及峰谷電價(jià)差影響,成本主要受制于各系統(tǒng)成本、儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模以及綠氫成本等因素,因此降本路徑也主要取決于這幾點(diǎn);而峰谷電價(jià)差主要收到政策的影響,設(shè)置合理的峰谷電價(jià)差是實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性1、降本路徑除了制氫方式以及氫發(fā)電量等生產(chǎn)因素以外,氫儲(chǔ)能的降本,主要取決于各系統(tǒng)的成本下降,而各系統(tǒng)的成本下降來自于技術(shù)突破、國產(chǎn)化程度以及規(guī)模化生產(chǎn)。在技術(shù)突破方面,需要提高制氫系統(tǒng)的電流密度、減少貴金屬使用、開發(fā)大功率電解槽,開發(fā)新型儲(chǔ)氫材料降低材料價(jià)格,減少燃料電池系統(tǒng)中貴金屬使用、開發(fā)大功率氫燃料電池系統(tǒng)/氫燃?xì)廨啓C(jī)等;在國產(chǎn)化方面,需要提高關(guān)鍵材目前仍主要被美國和日本的企業(yè)所壟斷,儲(chǔ)氫罐的碳纖維材料,也EV100PLUS?39在規(guī)?；a(chǎn)方面,需要刺激下游應(yīng)用端需求,擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)的規(guī)模,同時(shí)優(yōu)化生產(chǎn)流程,提高自動(dòng)化生產(chǎn)水平。（1)關(guān)鍵技術(shù)突破和核心產(chǎn)品國產(chǎn)化是氫儲(chǔ)能降本的直接推動(dòng)力對(duì)于制氫系統(tǒng),可以通過提高電流密度、減少貴金屬催化劑的使用量以及提隔膜和電極等重要材料的使用量,制氫設(shè)備成本將下降10%~20%。在催化劑方面,研究新型催化劑,減少或避免催化劑中貴金屬的使用占比,也是目前降本的重要路徑之—。在電解槽單槽制氫功率方面,目前大功率制氫設(shè)備的單位制氫設(shè)備成本(元/MW)比小功率制氫設(shè)備低;例如,1MW堿對(duì)于氫燃料電池系統(tǒng),以PEMEC技術(shù)度、降低催化劑貴金屬負(fù)載、降低質(zhì)子交換膜厚度以及國產(chǎn)化、規(guī)?；a(chǎn)等均到1000元/kW;到2030年,當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)能規(guī)模達(dá)到50~100萬臺(tái)級(jí)別,氫燃料電.1000050001000.100005000100020000○○5002018年2020年2022年2025年2030年產(chǎn)能規(guī)模系統(tǒng)成本（元/kW)圖9氫燃料電池系統(tǒng)成本下降趨勢預(yù)測,元/kw40?EV100PLUS除了氫燃料電池技術(shù),氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)也是氫發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展趨勢之—。目前大部分氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)摻氫比例在10~20%左右,多項(xiàng)高比例摻氫甚至純氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)開發(fā)項(xiàng)目也正在開展。根據(jù)明陽集團(tuán)數(shù)據(jù),當(dāng)前電系統(tǒng)成本可以控制在5000元/KW左右,成本與氫燃料電池系統(tǒng)相當(dāng)。但氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)可沿用現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)工業(yè)體系進(jìn)行開發(fā),產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化更有利;其次采用傳統(tǒng)燃燒做功模式,對(duì)氫氣燃料純度要求較低,燃料適應(yīng)性好;此外,氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)不需要貴金屬催化劑,更適合大規(guī)模應(yīng)用場景。近年來,多個(gè)企業(yè)正在開發(fā)高比例摻氫的氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),未來將與氫燃料電池技術(shù)并行發(fā)（2)氫能產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)規(guī)?；a(chǎn)促進(jìn)氫儲(chǔ)能綜合成本下降目前氫能產(chǎn)業(yè)還未達(dá)到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,整體規(guī)模偏小,這也是導(dǎo)致氫能各環(huán)節(jié)成本偏高的主要因素。例如電解水制氫系統(tǒng),由于產(chǎn)業(yè)規(guī)模整體偏小,部分裝備尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),造成電解水制氫系統(tǒng)生產(chǎn)成本偏高;隨著電解水制氫設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)—步擴(kuò)大,可以通過自動(dòng)化生產(chǎn)降低生產(chǎn)過程的成本。2、經(jīng)濟(jì)性預(yù)測低至140~160萬元,預(yù)計(jì)到2025年,主流型號(hào)的堿性電解水設(shè)備的成本基本能下降到140萬元/MW。到2030年,堿性電在儲(chǔ)氫系統(tǒng)方面,目前高壓儲(chǔ)氫的成本(僅充裝裝置)大約為88萬元/噸儲(chǔ)氫。參考車載儲(chǔ)氫瓶,據(jù)美國汽車研究理事會(huì)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模越大,儲(chǔ)氫降20%,其儲(chǔ)氫成本在70萬元/噸儲(chǔ)氫左右。固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)(僅充裝裝置)的成在氫燃料電池系統(tǒng)方面,到2025年,預(yù)計(jì)單套燃料電池系統(tǒng)成本有望降至元/MW;之后氫燃料電池系統(tǒng)的成本降速變緩。EV100PLUS?4100綜合制氫設(shè)備、儲(chǔ)氫和輔助系統(tǒng)、燃料電池發(fā)置、儲(chǔ)氫裝置(高壓氣態(tài))組成的氫儲(chǔ)能項(xiàng)目為例,在當(dāng)前制氫時(shí)長6.7h,發(fā)電氫儲(chǔ)能的度電成將大幅下降,分別為0.46、0.29和0.25元/kWh,遠(yuǎn)低于場景四目前0.74元/kWh的度電成本,具有良好的經(jīng)濟(jì)性。從時(shí)間上來看,到2025年,外,從運(yùn)營的角度,制氫裝置可以在購買具有綠電證書綠電的前提下,實(shí)現(xiàn)24h制氫,此時(shí)的氫發(fā)電時(shí)長最長可達(dá)到11.6h,氫發(fā)電時(shí)長增加將帶來氫發(fā)電總量的用場景的主要目的之—,這需要根據(jù)各地區(qū)的實(shí)際用電高峰缺口、可再生能源發(fā)電特征或綠電應(yīng)用等情況,以具體研究儲(chǔ)能裝置的配置比例和氫發(fā)電裝置的發(fā)電未來隨著波動(dòng)性較強(qiáng)的可再生能源電力逐漸替代穩(wěn)定的火電,以可再生能源42?EV100PLUS年可再生能源發(fā)電裝機(jī)量突破10億kW,達(dá)到10.6億kW,發(fā)電量達(dá)到2.5億kWh左右,占全國發(fā)電量的29.7%,可再生能源利用總量達(dá)7.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占億kW(46.1GW),儲(chǔ)能總裝機(jī)量占可再生能源電力的4%左右。目前全國地方看,目前儲(chǔ)能的裝機(jī)量仍然偏少,還有較大的需求空間。未來隨著可再生能源裝機(jī)量的進(jìn)—步增加以及儲(chǔ)能配置政策的進(jìn)—步推動(dòng),必然推動(dòng)氫儲(chǔ)能等能夠良好裝機(jī)容量，萬kW12000010000080000600004000020000020.0%20.0% 18.0% 16.0%14.4%14.0%12.0%10.0%8.0%6.0%4.0%2.0%0.0%17.5%14.5%13.5%12.1%8.7%2016年2017年2018年2019年2020年2021年水電風(fēng)電太陽能發(fā)電生物質(zhì)發(fā)電增長率圖112016-2021年我國可再生能源電力累計(jì)裝機(jī)量及增長趨勢,萬kw按照新能源項(xiàng)目配套儲(chǔ)能比例10%來計(jì)算,儲(chǔ)能規(guī)模需求至少在2.214億kW 目前氫儲(chǔ)能規(guī)模的數(shù)十倍。在電動(dòng)汽車百人會(huì)氫能中心的測算中,當(dāng)氫儲(chǔ)能占儲(chǔ)EV100PLUS?43能行業(yè)20%的情況下,未來整個(gè)氫儲(chǔ)能的設(shè)備投資市場可達(dá)3000億元。累計(jì)裝機(jī)規(guī)模，GW2502001501000221.446.146.12021年2030年（預(yù)測）1、設(shè)置合理的峰谷電價(jià)差實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能的貨幣價(jià)值當(dāng)前氫儲(chǔ)能的度電成本大約為0.74元/kwh(以堿性電解水制氫為例),全國已經(jīng)有多個(gè)地區(qū)的峰谷電價(jià)差大于此成本,理論上可以實(shí)現(xiàn)能源套利,實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能的盈利。但實(shí)際考慮到土地成本以及實(shí)際生產(chǎn)中,電解水制氫裝