未來(lái)是屬于氫能的時(shí)代？

現(xiàn)行的技術(shù)和需求是否已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接氫能時(shí)代的到來(lái)？

2019年，彭博新能源財(cái)經(jīng)作為全球能源經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先智庫(kù)，首次獨(dú)家對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了自上而下、深入的系統(tǒng)性研究與分析。

本篇報(bào)告為該系列的首篇長(zhǎng)篇報(bào)告，專(zhuān)注于儲(chǔ)氫經(jīng)濟(jì)性的研究。

發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)離不開(kāi)充足、穩(wěn)定的儲(chǔ)氫量。目前儲(chǔ)氫技術(shù)主要有八種，能滿(mǎn)足功率從小到大跨度從幾天到季度的各種需求。對(duì)于歐洲和美國(guó)擁有地下鹽穴的地區(qū)，儲(chǔ)氫成本可能會(huì)低廉。但是，像日本這樣地質(zhì)條件欠佳的國(guó)家，就要付出更高的代價(jià)。無(wú)論采用何種技術(shù)，儲(chǔ)氫比儲(chǔ)存天然氣的難度更大，成本更高。

儲(chǔ)氫需求

未來(lái)氫能經(jīng)濟(jì)將需要豐富的儲(chǔ)氫規(guī)模，以確保供需平衡。如果氫氣的制取是來(lái)自天然氣或煤炭（搭配CCS技術(shù)）等穩(wěn)定來(lái)源，則儲(chǔ)氫規(guī)模至少要達(dá)到年需求量的十分之一。但如果氫氣是由不同類(lèi)型的可再生能源制取，則儲(chǔ)氫規(guī)模需達(dá)到年需求量的20％。

儲(chǔ)氫成本

有些國(guó)家更具儲(chǔ)氫優(yōu)勢(shì)。歐洲，北美，中東，俄羅斯和澳大利亞在地質(zhì)條件上有優(yōu)勢(shì)，鹽巖沉積范圍大、厚度大，利于建造鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)，因此儲(chǔ)氫成本相對(duì)較低。其他大規(guī)模的儲(chǔ)氫技術(shù)成本要更高。

由于氫氣的物理特性，儲(chǔ)氫成本無(wú)論如何都比儲(chǔ)存天然氣要高。當(dāng)儲(chǔ)存同等能量的氫氣和天然氣時(shí)，氫氣需要的體積是天然氣的三到四倍，而液化氫氣所需的能量則更大。

主流儲(chǔ)氫技術(shù)

儲(chǔ)氫技術(shù)的部署可能呈階段性。在短期內(nèi)，商業(yè)儲(chǔ)氫方式主要通過(guò)鹽穴和高壓儲(chǔ)氫罐，因?yàn)檫@兩者成本低、成熟度高。

高壓儲(chǔ)氫罐會(huì)廣泛普及，儲(chǔ)罐也會(huì)變得更輕更堅(jiān)固，并且儲(chǔ)氫量也會(huì)不斷提高。高壓儲(chǔ)氫仍是小規(guī)模、短期儲(chǔ)氫的首選技術(shù)，因其具有價(jià)格低廉、不受地域限制、易于運(yùn)輸、可快速加注和排空的特點(diǎn)。

如果條件允許，鹽穴最適合大規(guī)模儲(chǔ)氫。全球儲(chǔ)存石油天然氣和其他物質(zhì)的鹽穴成千上萬(wàn)，其中有六個(gè)鹽穴用于儲(chǔ)氫。但是，許多國(guó)家地質(zhì)條件不達(dá)標(biāo)，因此無(wú)法通過(guò)鹽穴儲(chǔ)氫。在沒(méi)有鹽穴的地方，礦坑儲(chǔ)氫和枯竭開(kāi)采井儲(chǔ)氫是大型儲(chǔ)氫解決方案的第二選擇，但兩者較為復(fù)雜、技術(shù)成熟度低。除非氫能需求大幅增長(zhǎng)，否則不太可能崛起。

如果無(wú)法通過(guò)地質(zhì)存儲(chǔ)，以氨儲(chǔ)氫是成本最低的選擇。如果制取的氫氣直接投入使用，例如用于燃?xì)廨啓C(jī)、船舶或固體氧化物燃料電池等，則成本幾乎可以減半。但是，這一技術(shù)還需多年的測(cè)試才能投入實(shí)際使用，且氨具有毒性，其應(yīng)用僅限于遠(yuǎn)離公眾的大型項(xiàng)目。

有機(jī)液體儲(chǔ)氫（LOHC）成本較高，在大型儲(chǔ)氫技術(shù)中前景最為黯淡。除非作為長(zhǎng)途供應(yīng)鏈的一部分，否則有機(jī)液體儲(chǔ)氫不太可能被用于固定式儲(chǔ)氫。有機(jī)液體儲(chǔ)氫主要用于氫氣的海上運(yùn)輸，而氫氣的海上運(yùn)輸也可以通過(guò)液氫和以氨儲(chǔ)氫實(shí)現(xiàn)，后兩者還有成本優(yōu)勢(shì)。

金屬氫化物儲(chǔ)氫也是很有吸引力的選擇，但還需要一段時(shí)間才能商業(yè)化。即使投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，其應(yīng)用范圍僅限于小規(guī)模、特定的領(lǐng)域，如用于叉車(chē)和采礦卡車(chē)。

未來(lái)成本下降趨勢(shì)

以上提及的技術(shù)如能擴(kuò)大規(guī)模，成本都可能下降。大規(guī)模應(yīng)用可以形成規(guī)模效應(yīng)，讓技術(shù)更成熟，效率更高。作為目前最成熟的存氫技術(shù)，高壓儲(chǔ)氫罐成本可能會(huì)下降11％；以氨儲(chǔ)氫的成本可能降低38％；鹽穴儲(chǔ)氫成本可以減半；如果舊隧道、礦井也能用于儲(chǔ)氫，則巖洞儲(chǔ)氫成本降幅可達(dá)67％；液氫的潛力最大，成本降幅可達(dá)79％。

一組數(shù)據(jù)

0.23美元/千克

氫氣在鹽穴中30天儲(chǔ)存周期的成本

0.71美元/千克

氫氣在巖洞中30天儲(chǔ)存周期的成本

3.8

壓縮狀態(tài)下，儲(chǔ)存相同能量的氫氣與天然氣，前者與后者的體積比