未来氢能时代 - BNEF氢气储存的经济性研究报告

　　前言

　　未来是属于氢能的时代？

　　现行的技术和需求是否已经准备好迎接氢能时代的到来？

　　2019年，彭博新能源财经作为全球能源经济领域内的领先智库，首次独家对氢能产业链进行了自上而下、深入的系统性研究与分析。

　　本篇报告为该系列的首篇长篇报告，专注于储氢经济性的研究。

　　发展氢能经济离不开充足、稳定的储氢量。目前储氢技术主要有八种，能满足功率从小到大跨度从几天到季度的各种需求。对于欧洲和美国拥有地下盐穴的地区，储氢成本可能会低廉。但是，像日本这样地质条件欠佳的国家，就要付出更高的代价。无论采用何种技术，储氢比储存天然气的难度更大，成本更高。

　　储氢需求

　　未来氢能经济将需要丰富的储氢规模，以确保供需平衡。如果氢气的制取是来自天然气或煤炭（搭配CCS技术）等稳定来源，则储氢规模至少要达到年需求量的十分之一。但如果氢气是由不同类型的可再生能源制取，则储氢规模需达到年需求量的20％。

　　储氢成本

　　有些国家更具储氢优势。欧洲，北美，中东，俄罗斯和澳大利亚在地质条件上有优势，盐岩沉积范围大、厚度大，利于建造盐穴储气库，因此储氢成本相对较低。其他大规模的储氢技术成本要更高。

　　由于氢气的物理特性，储氢成本无论如何都比储存天然气要高。当储存同等能量的氢气和天然气时，氢气需要的体积是天然气的三到四倍，而液化氢气所需的能量则更大。

　　主流储氢技术

　　储氢技术的部署可能呈阶段性。在短期内，商业储氢方式主要通过盐穴和高压储氢罐，因为这两者成本低、成熟度高。

　　高压储氢罐会广泛普及，储罐也会变得更轻更坚固，并且储氢量也会不断提高。高压储氢仍是小规模、短期储氢的首选技术，因其具有价格低廉、不受地域限制、易于运输、可快速加注和排空的特点。

　　如果条件允许，盐穴最适合大规模储氢。全球储存石油天然气和其他物质的盐穴成千上万，其中有六个盐穴用于储氢。但是，许多国家地质条件不达标，因此无法通过盐穴储氢。在没有盐穴的地方，矿坑储氢和枯竭开采井储氢是大型储氢解决方案的第二选择，但两者较为复杂、技术成熟度低。除非氢能需求大幅增长，否则不太可能崛起。

　　如果无法通过地质存储，以氨储氢是成本最低的选择。如果制取的氢气直接投入使用，例如用于燃气轮机、船舶或固体氧化物燃料电池等，则成本几乎可以减半。但是，这一技术还需多年的测试才能投入实际使用，且氨具有毒性，其应用仅限于远离公众的大型项目。

　　有机液体储氢（LOHC）成本较高，在大型储氢技术中前景最为黯淡。除非作为长途供应链的一部分，否则有机液体储氢不太可能被用于固定式储氢。有机液体储氢主要用于氢气的海上运输，而氢气的海上运输也可以通过液氢和以氨储氢实现，后两者还有成本优势。

　　金属氢化物储氢也是很有吸引力的选择，但还需要一段时间才能商业化。即使投入商业化运营，其应用范围仅限于小规模、特定的领域，如用于叉车和采矿卡车。

　　未来成本下降趋势

　　以上提及的技术如能扩大规模，成本都可能下降。大规模应用可以形成规模效应，让技术更成熟，效率更高。作为目前最成熟的存氢技术，高压储氢罐成本可能会下降11％；以氨储氢的成本可能降低38％；盐穴储氢成本可以减半；如果旧隧道、矿井也能用于储氢，则岩洞储氢成本降幅可达67％；液氢的潜力最大，成本降幅可达79％。

　　一组数据

　　0.23美元/千克

　　氢气在盐穴中30天储存周期的成本

　　0.71美元/千克

　　氢气在岩洞中30天储存周期的成本

　　3.8

　　压缩状态下，储存相同能量的氢气与天然气，前者与后者的体积比