经常有铂道读者在评论区问：电解水制氢、氢又发电，氢储能不是多此一举吗？今天我们给大家分析这个问题。
谈及氢储能，就要关注氢储能的度电成本这一指标。目前，氢储能的度电成本已逐渐降至电化学储能的范畴之内，而且未来呈越来越低的趋势。
风光装机攀升 电力系统亟需大规模储能
伴随着近年来我国光伏和风力发电的比例逐渐攀升，装机量在2023年就呈现出超越煤电的态势。
根据国家能源局数据，截至2024年6月底，我国水电装机4.27亿千瓦，风电装机4.67亿千瓦，太阳能发电装机7.14亿千瓦，生物质发电装机4530万千瓦。风电光伏发电合计装机（11.8亿千瓦）已超过煤电装机（11.7亿千瓦）。
2024年上半年，全国可再生能源发电量达1.56万亿千瓦时，同比增长22%，约占全部发电量的35.1%。其中，风电太阳能发电量合计达9007亿千瓦时，约占全部发电量的20%，同比增长23.5%，超过了同期第三产业用电量（8525亿千瓦时）和城乡居民生活用电量（6757亿千瓦时）。预计可再生能源发电量在2035年左右逐步超过煤电。
电力作为一种特殊的能源需求，需要实时平衡供求关系，同时还需要实现大规模存储。随着可再生能源发电装机规模进一步扩大，平滑电力系统波动性的储能需求也将随之增加：预计到2030年，可再生能源的功率调节缺口将达到1200吉瓦，到2050年将扩大到2600吉瓦。
大规模可再生能源并网使电力系统供需两端都面临双重波动性和不确定性，给系统调峰带来巨大挑战。当全国非水可再生能源装机容量达到1500至2000吉瓦以上时，传统电力系统调节优化手段将遇到瓶颈；甚至在极端情况下，即使所有燃煤机组都用来为可再生能源调峰，也无法保证电力系统的安全性和可靠性，传统调峰方式将失去作用。
氢储能：破解波动难题的整体解决手段
针对上述痛点，氢储能是最佳整体解决手段。氢能不仅是清洁的二次能源，还是高效的储能载体。氢储能作为一种独特的储能方式，储能能力可达巨量的TWh级以上，响应时间可以短至几秒钟，储能时长可以跨越几个季度。
通过利用富余的可再生能源进行电解制氢，再将氢能输送到能源消费中心进行多元化利用，可以有效解决风光等可再生能源的不稳定性以及长距离输运问题。
全球最大氢储能发电项目：张家口200MW/800MWh
我国正在建设的全球最大氢储能发电项目——张家口200MW/800MWh氢储能发电工程项目，发电装机容量为200MW/800MWh。整个发电区域包括80套每小时产气量1000立方米的大型碱性电解水制氢装置、96套吸放氢金属固态储氢装置、384台每台功率640千瓦的燃料电池模块，以及逆变、升压电气设备等设施。
据测算，该项目每年的氢发电量约为2.9亿千瓦时。按预期运行情况计算，该氢储能项目的度电成本预计在0.75至0.9元/千瓦时之间。
规模效应：项目规模显著影响度电成本
项目规模对度电成本有着显著影响。以规模较小的安徽六安兆瓦级氢能科技示范工程为参考，该项目由1兆瓦质子交换膜（PEM）电解水制氢装置、1兆瓦PEM燃料电池发电装置、200公斤储氢装置等设备组成。
对该项目生命周期度电成本估算显示，其氢储能度电成本为2.19元/千瓦时；若制氢方式与张家口项目相同（采用碱性电解水装置），度电成本可降至1.63元/千瓦时。但与张家口200MW/800MWh项目的度电成本相比仍存在较大差距。
子系统技术路线直接决定度电成本
在氢储能发电系统设计过程中，子系统技术路线的选择直接影响到氢能存储与发电的总度电成本高低。其中，碱性电解槽以及高压气态储氢的系统成本相对较低，具有显著优势。
氢储能发电系统子系统涵盖众多技术路线：制氢方面涉及碱性和PEM两种电解水制氢方式；储氢环节分为固态储氢、高压气态以及低温液态储氢三种途径。以张家口200MW/800MWh项目为例：
- 若将碱性电解水制氢设备替换为PEM电解水制氢设备，预计度电成本将上升至1.3元/千瓦时；
- 若将固态储氢设备替换为高压气态储氢设备，度电成本有望降至0.74元/千瓦时，该替换对成本影响并不明显；
- 液态储氢因当前固定式液态储氢成本普遍远超上述两者，并无成本优势。
与抽水蓄能、电化学储能的成本对比
相较于抽水蓄能，氢储能的度电成本稍显偏高，但已逐渐接近电化学储能的成本范围，具备大规模应用的可能。抽水蓄能的度电成本在0.21至0.25元/千瓦时之间，是现今成本最为低廉的储能方式之一；但抽水蓄能受地理条件限制，在大型风力或太阳能发电基地实施难度较大。
电化学储能的度电成本整体高于抽水蓄能，大约位于0.61至1.26元/千瓦时之间。现阶段氢储能的度电成本虽仍高于抽水蓄能，但已逐步逼近电化学储能成本范围，开始具备大规模商业化应用潜力。此外，与电化学储能相比，随着氢储能储存容量的提升，其成本增长幅度远小于电化学储能，因此更适合大规模储能应用。
趋势与结论
随着我国氢能产业发展，电解水制氢、（固态）储氢等技术的不断进步和设备降本，氢储能的度电成本将呈长期下降走势，并有望在未来大规模应用中逐步接近抽水蓄能的度电成本。
总的来说，氢储能作为一种新型储能技术，具有广阔的应用前景和发展潜力，可以很好地消纳富余光伏和风电，有效利用电价峰谷，提高电网的运营效率和稳定性，为实现碳达峰和碳中和目标提供有力支持。
（以上部分内容和数据引用相关机构研报）