氫能來源廣泛，應(yīng)用場景豐富，可以實現(xiàn)電網(wǎng)、熱力網(wǎng)和油氣網(wǎng)的連接和耦合，是未來二次能源系統(tǒng)中電能的重要補(bǔ)充。綠色氫能的開發(fā)和利用已成為全球應(yīng)對氣候變化的重要路徑和能源改革的重要方向，也將成為全球能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)競爭的焦點。中國最近公布的氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）也明確了可再生能源制氫在能源綠色低碳轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略定位、總體要求和發(fā)展目標(biāo)，將對氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮重要引領(lǐng)作用。然而，還應(yīng)認(rèn)識到，氫能的戰(zhàn)略地位和經(jīng)濟(jì)合理性主要取決于可再生能源轉(zhuǎn)換過程中大量的長期儲能和多樣化的最終用途需求，而儲氫本身也有明顯的技術(shù)路線，資源潛力和經(jīng)濟(jì)問題。 鹽穴是地質(zhì)儲氫的理想選擇 氫可以注入鹽洞、地下含水層、廢棄的油氣田、礦山和其他氣藏，以實現(xiàn)大規(guī)模長期儲存。由于氫氣是最輕的氣體，它很容易擴(kuò)散，因此氫儲能對氣密性有極其嚴(yán)格的要求。鹽穴具有良好的氣密性，鹽不會與氫氣發(fā)生反應(yīng)，是地質(zhì)儲氫的理想選擇。目前，全世界有四個儲氫項目正在鹽洞中進(jìn)行，其中三個位于美國墨西哥灣，而廢棄油氣田的儲氫仍處于小型試驗階段。 早在20世紀(jì)70年代，美國就開始研究在地下儲存氫氣的可能性。大型儲罐和地質(zhì)儲氫是美國能源部研發(fā)項目的重要組成部分。2019年，“先進(jìn)清潔能源存儲”項目在美國猶他州啟動。該項目計劃于2025年在德爾塔鎮(zhèn)附近建造一個大型綠色儲氫中心，并將電解水中的氫氣儲存在100個巨大的地下鹽洞中，以平衡季節(jié)性能源需求。2020年，美國能源部先后發(fā)布了《氫能計劃發(fā)展計劃》和《儲能挑戰(zhàn)路線圖》，地質(zhì)儲氫的識別、評估和論證被確定為主要的技術(shù)研發(fā)和論證重點。 2020年11月，英國政府推出了一項新計劃，即“綠色工業(yè)革命十點計劃”，希望到2030年實現(xiàn)5千兆瓦的低碳?xì)浠衔锷a(chǎn)能力，并制定了《英國氫網(wǎng)絡(luò)計劃》，旨在有效促進(jìn)英國地下儲氫的發(fā)展。英國公布了其首個國家氫能戰(zhàn)略，鹽穴儲氫被稱為儲氫和運輸方案。英國地質(zhì)調(diào)查局（BGS）強(qiáng)調(diào)了地質(zhì)學(xué)在支持英國長期能源轉(zhuǎn)型方面的重要性，并指出地下儲氫是英國實現(xiàn)凈零排放的四項技術(shù)之一。英國地質(zhì)調(diào)查局（British Geological Survey）進(jìn)行測試，以調(diào)查鹽穴的可回收性和安全性。 除了鹽洞穴，瑞典發(fā)起的地質(zhì)儲氫項目還使用了目前正在建設(shè)的洞穴儲氣設(shè)施。澳大利亞和阿根廷在廢棄油氣田中儲存的天然氣中混合了10%的氫氣。該項目處于測試階段，尚未發(fā)現(xiàn)對儲氣庫和設(shè)備的負(fù)面影響。此外，德國跨區(qū)域南北天然氣輸送網(wǎng)絡(luò)的容量比輸送容量高出四倍，歐洲的天然氣總儲存容量可達(dá)到年天然氣需求的22.8%，而其抽水蓄能潛力僅為年發(fā)電量的1.65%，也就是說，歐洲天然氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)有足夠的能力輸送和儲存氫氣和合成甲烷。 從經(jīng)濟(jì)上講，美國能源部分析了在地下管道、襯砌洞穴和地下鹽洞穴中儲存氫氣的成本。500噸儲氫規(guī)模的地下管道儲氫投資成本為516-817美元/千克，其中管道成本超過60%，剩余40%為管道安裝和工程成本，平整儲氫成本為1.87-2.39美元/千克；襯砌洞室儲氫的投資成本為56-116美元/千克，其中洞室施工、襯砌、壓縮機(jī)和管道的成本約為80%，水平儲氫成本（LCOH）為0.31-0.43美元/千克；地下鹽穴儲氫的投資成本為35-38美元/千克，其中地下技術(shù)成本約為50%，水平儲氫成本為0.19-0.27美元/千克。隨著各種地質(zhì)儲氫壓力的升高，對儲氫空間的需求和水平儲氫的成本也隨之降低。此外，根據(jù)彭博新能源的財務(wù)分析，鹽穴、廢棄氣田、洞穴和人工容器中標(biāo)準(zhǔn)化氫儲存的成本目前為0.19-1.9美元/千克，未來可能降至0.11-1.07美元/千克。 然而，一些研究發(fā)現(xiàn)，使用廢油氣儲層或含水層儲存氫氣可能會與儲層中的古生物或礦物組分發(fā)生反應(yīng)，這些組分不僅會消耗部分儲存的氫氣，還會產(chǎn)生能夠堵塞儲層孔隙的反應(yīng)物，這不利于氫的長期儲存。根據(jù)IEA《能源技術(shù)愿景：清潔能源技術(shù)指南》，目前廢棄油氣田儲氫的困難包括油氣田孔隙容器中可能發(fā)生的化學(xué)或生物反應(yīng)、微生物消耗氫氣以及硫化氫有毒氣體的產(chǎn)生。