未來氫能時代 - BNEF氫氣儲存的經(jīng)濟性研究報告

　　前言

　　未來是屬于氫能的時代？

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

　　2019年，彭博新能源財經(jīng)作為全球能源經(jīng)濟領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先智庫，首次獨家對氫能產(chǎn)業(yè)鏈進行了自上而下、深入的系統(tǒng)性研究與分析。

　　本篇報告為該系列的首篇長篇報告，專注于儲氫經(jīng)濟性的研究。

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

　　儲氫需求

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

　　儲氫成本

　　有些國家更具儲氫優(yōu)勢。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，鹽巖沉積范圍大、厚度大，利于建造鹽穴儲氣庫，因此儲氫成本相對較低。其他大規(guī)模的儲氫技術(shù)成本要更高。

　　由于氫氣的物理特性，儲氫成本無論如何都比儲存天然氣要高。當(dāng)儲存同等能量的氫氣和天然氣時，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。

　　主流儲氫技術(shù)

　　儲氫技術(shù)的部署可能呈階段性。在短期內(nèi)，商業(yè)儲氫方式主要通過鹽穴和高壓儲氫罐，因為這兩者成本低、成熟度高。

　　高壓儲氫罐會廣泛普及，儲罐也會變得更輕更堅固，并且儲氫量也會不斷提高。高壓儲氫仍是小規(guī)模、短期儲氫的首選技術(shù)，因其具有價格低廉、不受地域限制、易于運輸、可快速加注和排空的特點。

　　如果條件允許，鹽穴最適合大規(guī)模儲氫。全球儲存石油天然氣和其他物質(zhì)的鹽穴成千上萬，其中有六個鹽穴用于儲氫。但是，許多國家地質(zhì)條件不達標(biāo)，因此無法通過鹽穴儲氫。在沒有鹽穴的地方，礦坑儲氫和枯竭開采井儲氫是大型儲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，否則不太可能崛起。

　　如果無法通過地質(zhì)存儲，以氨儲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、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)還需多年的測試才能投入實際使用，且氨具有毒性，其應(yīng)用僅限于遠離公眾的大型項目。

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

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

　　未來成本下降趨勢

　　以上提及的技術(shù)如能擴大規(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)，高壓儲氫罐成本可能會下降11％；以氨儲氫的成本可能降低38％；鹽穴儲氫成本可以減半；如果舊隧道、礦井也能用于儲氫，則巖洞儲氫成本降幅可達67％；液氫的潛力最大，成本降幅可達79％。

　　一組數(shù)據(jù)

　　0.23美元/千克

　　氫氣在鹽穴中30天儲存周期的成本

　　0.71美元/千克

　　氫氣在巖洞中30天儲存周期的成本

　　3.8

　　壓縮狀態(tài)下，儲存相同能量的氫氣與天然氣，前者與后者的體積比