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在整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，儲氫是制約氫能規(guī)?；瘧玫年P鍵。在前不久召開的中國儲氣庫科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際高峰論壇上，一些專家指出：儲氫產(chǎn)業(yè)關系能源轉型、“雙碳”目標實現(xiàn)，更關系國家能源安全，應加大核心技術裝備科技創(chuàng)新力度，為氫能產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展提供有力支撐。

前不久，中國工程院院士、中國石化董事長馬永生在2023中關村論壇上提出：大力發(fā)展新能源，是油氣企業(yè)轉型升級、減排降碳的重要方向，氫能是高碳排放領域大規(guī)模脫碳降碳的重要途徑。

國際氫能委員會和著名咨詢機構麥肯錫聯(lián)合發(fā)布《凈零氫報告》指出，2050年綠氫用量可達6.6億噸，相當于全球終端能源需求的22%，可累計減少800億噸二氧化碳排放，占目標總減排量的20%。

據(jù)2020年國家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，2030 年中國氫需求量將達3715萬噸，占終端能源體系的5%。2060年將接近1.3億噸，占終端能源體系的20%。

在整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，儲氫是制約氫能規(guī)?；瘧玫年P鍵。在前不久召開的中國儲氣庫科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際高峰論壇上，一些專家指出，儲氫產(chǎn)業(yè)關系能源轉型、“雙碳”目標實現(xiàn)，更關系國家能源安全，應加大核心技術裝備科技創(chuàng)新力度，為氫能產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展提供有力支撐。

“氫能銀行”助力綠色發(fā)展

氫能是可以快速再生和零排放的替代燃料，被稱作21世紀的“終極能源”。多個國家制定氫能發(fā)展規(guī)劃，加快氫能基礎設施建設，預計到2050年，主要發(fā)達國家將逐步過渡到以綠氫為主、藍氫為輔的低碳綠氫時代。隨著技術突破和規(guī)模化應用，氫能全產(chǎn)業(yè)鏈將迎來發(fā)展爆發(fā)期。

近幾年，美日德韓等國持續(xù)加大氫能產(chǎn)業(yè)科技研發(fā)投入力度，攻關低成本制氫、氫燃料電池、高壓儲氫、天然氣管道摻氫應用安全等技術，持續(xù)推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

殼牌在德國安裝大型質子交換膜電解槽裝置，在歐美地區(qū)相繼建設加氫站，與日本川崎重工、巖谷產(chǎn)業(yè)合作，推動海上遠距離液態(tài)氫運輸；道達爾在德國建設30多座加氫站，認定氫能是生物燃料領域取得進一步突破的重要資源。中國石化布局可再生制綠氫，已建成42公里巴陵—長嶺氫氣管線，正建設烏蘭察布至燕山石化的“西氫東輸”管線，累計建成加氫站98座，著力打造中國第一氫能公司。

構建氫能工業(yè)，是實現(xiàn)化工、冶金、交通等領域深度脫碳的重要路徑，也是全球能源技術革命和轉型發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向。據(jù)統(tǒng)計，2030年，中國可再生氫氣總量將達到500萬噸，制氫成本有望降到15元/千克。預計到2050年，氫能在交通運輸、儲能、工業(yè)、建筑等領域的產(chǎn)業(yè)鏈會逐步擴大，并滲透工業(yè)生產(chǎn)各領域，產(chǎn)值將超過10萬億元。

毋庸置疑，氫能是21世紀最具發(fā)展前景的能源，未來將進入氫能社會。只有擁有強大的儲存功能，才能保證能源安全，促進氫能產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。中國工程院院士、中國科學院武漢巖土力學研究所研究員楊春和說：“儲氫是氫能規(guī)模化應用的基礎和前提，氫能作為燃料進入管網(wǎng)是大規(guī)模應用的必由之路，大規(guī)模儲備是關鍵?！?/p>

專家指出，建立儲氫庫是實現(xiàn)大規(guī)模氫氣儲存、跨季節(jié)發(fā)電調(diào)峰的重要方式。地下儲氫庫，可以利用氫氣作為無碳儲能介質，將多元化清潔能源產(chǎn)生的綠電能量儲存起來，在綠電發(fā)展中扮演“銀行”和“糧倉”的角色。

風光電地熱等清潔能源具有地域性和間歇性強的特點，由于缺乏有效的儲能技術，利用效率低。預計到2025年，風能、太陽能年發(fā)電量將分別達到118.1萬億千瓦時和76.7萬億千瓦時。如果能將風光發(fā)電用不完的電量制氫并有效儲存，就可以利用好清潔能源。

而地下儲氫庫是實現(xiàn)大規(guī)模、長周期、跨季節(jié)儲氫儲能的重要方式，在氫能工業(yè)“制儲輸用”體系中不可或缺，不僅可以發(fā)揮摻氫替氣、應急保供作用，而且擔負保障國家能源安全的重要責任。

地質儲存是氫能儲存首選

“普通百姓對儲石油天然氣比較熟悉，對儲氫了解最多的是氫能材料、鋰電池等，作為大規(guī)模儲存、戰(zhàn)略儲存、調(diào)峰保安儲存，我國還沒有開始。這是機遇，也是挑戰(zhàn)?！睏畲汉驼f。

目前，我國儲氫方式主要是材料儲氫、物理儲氫和吸附儲氫，這些都不能滿足氫能大規(guī)模儲存需求。至于管道、槽罐車，這些只能作為輸氫工具，用來儲氫不現(xiàn)實。

國內(nèi)外研究成果表明，地質儲氫（地下儲氫庫）是大規(guī)模、安全、經(jīng)濟的儲氫方式。地下儲氫庫起源于20世紀70年代，是一種利用天然或人工構造空間儲存氫氣的地下設施。美英德等發(fā)達國家對地下儲氫技術研究比較早，已有多個地下儲氫庫建成投產(chǎn)，如美國公司的3座儲氫庫，實現(xiàn)95%純氫儲存，滿足了大規(guī)模生產(chǎn)需要。

地質儲氫庫主要分為三類，鹽穴、含水層和枯竭油氣藏儲氫庫。

鹽穴儲氫庫是通過水溶開采方式，在地下較厚鹽巖層或鹽丘層制造洞穴，形成空間以儲存氣體。鹽巖具有很好的自我封閉性，因此鹽穴儲氫庫能夠有效防止氫氣泄漏，儲庫壓力上下限較寬，儲氫效率高。專家指出，鹽穴儲氫庫技術較為成熟，完整性好、儲氫效率高，但鹽穴選址受限，必須挑鹽層較厚地層，鹽穴前期建造成本較高，容積相對較小。

含水層儲氫庫是通過向蓋層下注氣驅替巖層中的水來儲存氫氣，具有較廣的潛在庫址資源，在合適的地理位置和地層條件下，可提供大規(guī)模儲氫解決方案。但含水層儲氫庫建設和運營，可能對周圍地下水資源和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。儲庫內(nèi)氫氣與原位細菌發(fā)生反應可能產(chǎn)生甲烷、硫化氫等氣體，損耗和污染氫氣，降低儲氫效率。

枯竭油氣藏是指已采盡原有油氣資源的地下儲層。這類儲氫庫利用現(xiàn)有的地下空間和地層壓力差，具有容積大、密封性好、分布廣等優(yōu)點，同時可大量利用現(xiàn)有地面地下設施，降低前期建設成本。研究表明，枯竭油氣藏儲氫綜合成本最低，約1.23美元/千克氫氣。

國家油氣戰(zhàn)略研究中心潘松圻等人認為，與其他儲氫方式相比，地下儲氫庫具有顯著的規(guī)模優(yōu)勢。一個枯竭氣藏儲氫量等于191個地下鹽穴、4584個超大型球冠狀液氫儲存容品、153萬輛氫氣長管拖車、15億具氫氣罐、46億個特斯拉電池的儲能容量。

地質儲氫面臨的難題與挑戰(zhàn)

“就目前國內(nèi)技術而言，實現(xiàn)大規(guī)模地質儲氫，無論采取哪種模式，都面臨很多困難與挑戰(zhàn)?！边@是專家學者的共識。

楊春和認為，氫作為高活性小分子氣體，在地質晶體中擴散規(guī)律的認識有待探究。經(jīng)過分子動力學模擬，這種高活性小分子氣體具有溝通宏觀特性與微觀結構的作用，要將分子動力學模擬方法引入鹽穴儲能學科，開展小分子氣體在地下鹽穴的遷移、擴散規(guī)律等研究，還有許多課題需要攻關。

例如，在復雜工況情況下，氫氣在鹽巖和夾層的滲流演化規(guī)律認識問題需要深入研究。美國、俄羅斯都有氫能庫，但很少有像我國這樣的不同性質的地質體特點，儲天然氣沒問題，但儲氫需要研究探索。楊春和研究團隊在中國石化等15家單位的支持下，已建立了一套研究裝置，重點研究氫分子在地質體中的滲流規(guī)律。

此外，還有鹽穴儲氫庫關鍵參數(shù)設計問題。氫氣滲透能力遠超天然氣，因此，鹽穴儲氣庫的幾何參數(shù)設計準則無法直接用于鹽穴儲氫庫?；跉錃馓匦浴訝铥}巖地質特征和運維制度，提出鹽穴儲氫庫的關鍵參數(shù)設計準則至關重要。

對于枯竭油氣藏儲氫問題，中國石油深圳新能源研究院的專家們總結了10個方面的技術難題與攻關課題，即地下儲氫庫完整性與選址地質評價、氫氣與儲層介質的反應機理、氫損耗及氫純度對儲氫效率的影響、墊層氣類型與占比、注采滲流理論與庫容設計、氫用特種管材及管道工程關鍵技術、地下儲氫庫建庫及注采工程關鍵技術裝備、地下儲氫庫運行期監(jiān)測與動態(tài)分析、地下儲氫庫風險評估與應急處置方案、地下儲氫庫生命周期評估。

這些既有前期勘探評價的難題，又有中期開發(fā)建設、后期生產(chǎn)運營的問題。在前期選址評價中，需要考慮地理位置、巖相、構造等因素，做到“注得進、采得出、封得住、可監(jiān)控”。與天然氣地下儲氣庫的地質評價類似，地下儲氫庫的儲層要具有足夠的空間和良好的滲透性，而蓋層要有較高的完整性和密封性。地質評價需要綜合考慮地質條件、巖石性質、儲層流體反應機制等因素，可基于地質資料、室內(nèi)巖石力學實驗和現(xiàn)場地應力測試，獲取相關參數(shù)。

在中期開發(fā)建設中，需要攻克適用于不同注采介質及壓力等工況的地面及井下管材的抗氫脆、耐腐蝕、耐高壓、耐疲勞等高可靠性材料、特殊螺紋接頭等設計及制造關鍵技術。

氫氣擴散性強、爆炸范圍大，地下儲氫庫規(guī)模大、投資大、潛在危害后果嚴重，在后期運營維護中，應全面進行風險評估并提出應急處置方案，防范化解潛在風險，包括地震在內(nèi)的地質災害、氣象災害和洪水等致災因素。

地質儲氫產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢明顯

氫能作為未來清潔能源，已上升到國家戰(zhàn)略高度， 到2050年，全世界將有20%~25%的氫能汽車，而氫能大規(guī)模應用，讓地質儲氫成為整個氫產(chǎn)業(yè)鏈中最關鍵的一環(huán)。面對眼前的困難與挑戰(zhàn)，一些專家學者對此充滿信心：“有了問題就有了攻關方向、成功路徑”。

潘松圻等人認為，在地質儲氫領域盡管面臨很多困難，但地下儲氫庫也具有工業(yè)化發(fā)展的資源、技術、優(yōu)勢。

油田擁有枯竭/衰竭氣田，這是建設地下儲氫庫的資源優(yōu)勢。儲存空間大、分布廣、地質認識深刻，這些氣田被認為是最具潛力的地質構造。至2021年底，我國探明天然氣儲量6.34萬億立方米，大量優(yōu)質氣藏成為地下儲氫庫潛在庫址，我國天然氣地下儲氣庫建設經(jīng)驗豐富，潛在庫址調(diào)研充分，為地下儲氫庫建設奠定了良好的庫址資源基礎。

復雜地質條件儲氣庫“四大創(chuàng)新”，為地下儲氫庫建設提供了技術基礎。自2000年以來，中國石油依托國家課題和公司重大專項，組織24家“產(chǎn)學研用”單位創(chuàng)立了四大核心理論技術及裝備，有力支撐了我國地下儲氣庫大規(guī)模建設，即創(chuàng)建了復雜地質條件儲氣庫選址評價理論和技術指標體系，優(yōu)選庫址超千億立方米；形成了高效注采滲流理論和優(yōu)化設計方法，提高了庫容設計精度和工作氣利用率；創(chuàng)新枯竭氣藏超低壓儲層建庫安全鉆井技術，攻克了世界最深儲氣庫建井難題；構建了地質-井筒-地面“三位一體”儲氣庫風險管控體系，儲氣庫運行20年零事故。

地下儲氣庫的成功建設，帶動了相關產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，也為地下儲氫庫建設提供了產(chǎn)業(yè)支持。在地下儲氣庫建設過程中，誕生了我國首臺高壓高轉速往復式注氣壓縮機，解決了核心裝備依賴進口的難題，研發(fā)出韌性水泥漿固井技術，實現(xiàn)了世界最深儲氣庫固井。

氫能產(chǎn)業(yè)上中下游共同發(fā)力，形成地下儲氫庫規(guī)模優(yōu)勢。制氫方面，我國風光發(fā)電裝機容量蟬聯(lián)世界第一，綠氫消納綠電趨勢明顯，電解水制氫技術不斷提升。運氫方面，國家大力推進氫管網(wǎng)項目建設，其中濟源—洛陽氫氣管道是國內(nèi)已建管徑最長、壓力最大、輸氣量最高的長距離輸氫管道，為地下儲氫庫上下游連接提供了技術支撐。用氫方面，綠氫有望逐漸成為化工生產(chǎn)的常規(guī)原料和能量來源，地下儲氫庫可以在這一過程中居中調(diào)節(jié)，滿足電網(wǎng)調(diào)峰、工業(yè)和交通用氫需求。

國家政策、技術、產(chǎn)業(yè)三方面共同推動地下儲氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

政策面重大利好：在“雙碳”戰(zhàn)略下，政府將持續(xù)加大對地下儲氫庫技術的研發(fā)投入與政策支持力度，推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

技術面持續(xù)進步：地下儲氫庫建設是中游儲氫重要環(huán)節(jié)，未來將突破技術瓶頸，掌握選址、建庫、運營的關鍵技術，促進氫能發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)鏈降本增效：隨著整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展與技術進步，位于產(chǎn)業(yè)鏈中游的地下儲氫庫將實現(xiàn)降本增效。

地下儲氫庫技術將不斷取得突破。完善選址評價體系，明確儲庫生化反應機理，建立儲氫效率評估模型，提出墊層氣選擇方案，探明滲流特征并優(yōu)化庫容設計，研發(fā)氫用管材、氫用注采設備，開展儲庫監(jiān)測與動態(tài)分析，完成風險評估與應急處置方案進行生命周期評估……這些技術的發(fā)展與完善，促進了地下儲氫庫產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。

令人欣喜的是，很多領域的專家團隊已開展相關研究。針對枯竭油氣藏的微生物、耗氫反應機制及調(diào)控方法，楊春和院士團隊已與清華大學聯(lián)合展開相關研究，分布式儲氫關鍵技術突破研究工作也已展開。此外，國內(nèi)大型能源公司的專家團隊也抽調(diào)精兵強將，加強儲氫產(chǎn)業(yè)科研攻關，奮力攻克“卡脖子”技術。

“氫氣進萬家，實現(xiàn)氫能社會，這不是童話故事?！睏畲汉驮菏空f。（本報記者 劉繼寶）

知識鏈接

氫脆，是溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應力集中，超過鋼的強度極限，在鋼內(nèi)部形成細小的裂紋，又稱白點。氫脆只可防不可治。氫脆一經(jīng)產(chǎn)生，就消除不了。在材料的冶煉過程和零件的制造與裝配過程（如電鍍、焊接）中，進入鋼材內(nèi)部的微量氫（10的負6次方量級），在內(nèi)部殘余或外加的應力作用下，就會導致材料脆化甚至開裂。

行業(yè)動態(tài)

●國家延續(xù)和優(yōu)化新能源汽車購置稅減免政策

近日，國務院召開會議指出，新能源汽車是汽車產(chǎn)業(yè)轉型升級的主要方向，發(fā)展空間十分廣闊。要鞏固和擴大新能源汽車發(fā)展優(yōu)勢，進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，加強動力電池系統(tǒng)、新型底盤架構、智能駕駛體系等重點領域關鍵核心技術攻關，統(tǒng)籌國內(nèi)國際資源開發(fā)利用，健全動力電池回收利用體系，構建“車能路云”融合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，提升全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力和綠色發(fā)展水平。要延續(xù)和優(yōu)化新能源汽車購置稅減免政策，構建高質量充電基礎設施體系，進一步穩(wěn)定市場預期、優(yōu)化消費環(huán)境，釋放新能源汽車消費更大潛力。

●拓展儲能應用場景引導建設工業(yè)綠色微電網(wǎng)

近日，工業(yè)和信息化部節(jié)能和綜合利用司司長黃利斌在第十三屆中國國際儲能大會上表示，發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)是一項系統(tǒng)工程，為此，工信部節(jié)能與綜合利用司將重點做好以下幾個方面工作：一是積極培育壯大儲能產(chǎn)業(yè)，制定發(fā)布工業(yè)和信息化領域節(jié)能技術裝備產(chǎn)品目錄，推廣一批高效、低成本儲能技術，推動前瞻性、系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性關鍵技術，先進基礎工藝等應用。二是逐步拓展儲能應用范圍和場景，引導具備條件的工業(yè)企業(yè)和園區(qū)建設工業(yè)綠色微電網(wǎng)，形成一批典型應用場景和案例，在重點行業(yè)和領域予以推廣。促進新型儲能和分布式光伏、分散式風電等新能源協(xié)調(diào)發(fā)展。

●國家能源集團旗下光氫儲一體化項目簽約

近日，國家能源集團旗下光氫儲一體化項目簽約。可再生氫基地暨光氫儲一體化項目由國華（如東）新能源有限公司投資建設，項目總投資52億元，其中100萬千瓦集中式光伏總投資43億元，100兆瓦時/200兆瓦時光儲一體化項目投資4億元，4000標準立方米/小時級制氫工廠及外輸管道工程、氫電儲-換-充綜合智慧運營管理中心項目投資5億元。項目投產(chǎn)后，預計年銷售收入5.2億元，稅收約7100萬元。

●漂浮式海上制氫平臺“東福一號”海上中試成功

近日，全球首次海上風電無淡化海水原位直接電解制氫技術海上中試在福建興化灣海上風電場獲得成功。此次海上中試于5月中下旬在福建興化灣海上風電場開展，使用聯(lián)合研制的全球首套與可再生能源相結合的漂浮式海上制氫平臺“東福一號”，集原位制氫、智慧能源轉換管理、安全檢測控制、裝卸升降等系統(tǒng)于一體，在經(jīng)受了8級大風、1米高海浪、暴雨等海洋環(huán)境的考驗后，連續(xù)穩(wěn)定運行超過240小時。

●全球新能源產(chǎn)業(yè)重心進一步向中國轉移

國家能源局數(shù)據(jù)顯示，我國生產(chǎn)的光伏組件、風力發(fā)電機等關鍵部件占全球市場份額約70%，全球新能源產(chǎn)業(yè)重心進一步向中國轉移。以光伏風電等為代表的新能源項目成為推進“一帶一路”沿線國家能源高質量發(fā)展的重點領域。據(jù)悉，“一帶一路”沿線國家在綠色能源的投資已超過傳統(tǒng)化石能源，沿線國家風電、光伏、水電資源豐富，開發(fā)潛力大，將成為“一帶一路”下一步合作的重要方向。此外，國家能源局表示將積極開展能源技術創(chuàng)新合作，以更大力度支持高效低成本新能源、氫能、儲能和能效提升等技術的研發(fā)和推廣應用，鼓勵開展聯(lián)合技術攻關，加強技術分享和轉移。

●我國首個海上二氧化碳封存示范工程項目投用

我國首個海上二氧化碳封存示范工程項目在南海東部海域投用，開始規(guī)?；蚝５椎貙幼⑷氚殡S海上石油開采產(chǎn)生的二氧化碳。該項目的投用標志著我國已擁有海上二氧化碳捕集、處理、注入、封存和監(jiān)測全套技術和裝備體系，填補了我國海上二氧化碳封存技術的空白，對我國實現(xiàn)碳達峰碳中和目標具有重要意義。該項目預計每年可封存二氧化碳30萬噸，累計將超過150萬噸，相當于植樹近1400萬棵。

（經(jīng)研院、新星公司 供稿）