数字储能网：3月23日，由中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十五届储能大会暨展览会（简称“CIES2025”）在杭州国际博览中心召开。

CIES大会以“绿色、数智、融合、创新”为主题，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和规模化工程应用。

在3月24日下午的储热与长时储能专场中，中国电力科学研究院有限公司储能高级工程师梁丹曦作了题为《新型电力系统下氢能技术挑战与创新探索》的主旨演讲。

以下内容根据大会发言整理提炼，仅供参考。

梁丹曦

各位专家、同仁：

下午好！我是来自于中国电科院储能所的梁丹曦，我分享的主题是氢能，也是在新型电力系统视角下，尤其是在今天这个主题“长时储能”下来做一些氢能技术的分享。

氢能是兼具物质和能量属性的技术，它在传统的历程中，之前主要是用于化工或者冶金的工业原料，在近几年里，它作为能源的属性也越来越受到重视。

2022年发布的氢能中长期规划，把氢能定位成未来能源体系的重要组成部分，也是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。

2024年的《能源法》，氢能也作为能源被纳入，和石油、天然气同级管理。预测2060年，氢能在终端能源消费中的占比将达到20%。尤其是在“双碳”模式下，氢能被看作交通、化工深度脱碳的重要路径，油气等化石能源替代的重要手段，发展氢能是国家双碳及能源安全战略的必然选择。

氢能在现在的快速发展趋势下，它在电力系统中也是一个灵活性的调节资源，我今天想谈一下氢能支撑电网的作用和它的一些应用构想。

一、氢能支撑电网作用分析

1.新型电力系统特点

“双碳”目标下，新型电力系统中，新能源的快速发展会有一些风光出力的波动性、随机性、间歇性的特征，给电力系统带来的除了秒级、分钟级的波动，也会有日、周的能量缺口，甚至有一些季节性的差异。对于电力系统来讲，带来多时间尺度的电力电量平衡的需求。

预测2025年电力系统调节的缺口是2亿千瓦，2030年进一步达到6亿千瓦，电力系统面临的是消纳和保供的双重挑战，对灵活性资源的需求也十分旺盛。

这是美国的一个研究机构做的半定量的分析。在这个图里显示了不同风光占比下，对于储能时长的最大需求。可以看到风光占比达到70%左右的时候，需求10小时以上长时储能。在高占比的情况下，风光对天气的依赖性比较突出，对长时储能的需求会更加明显。尤其是季节性的储能，将是一种难题。对于氢能，电解制氢和氢发电，可以根据不同的技术路线实现秒级和分钟级的调节能力，它更为突出的是氢能是比较容易进行大容量和长周期储存的方式。尤其它再转换成氨/醇这些氢的衍生物以后，可以借助氨醇的物流或者仓储的能力来进行储能，可以做到超长时的储能。

工信部2025年发布的《高质量发展行动方案》中也提出适当超前布局氢储能等道长时储能技术。氢储能为高占比下季节性的新能源电力波动给电网带来长周期调节资源匮乏的问题提供了一个解决方案。

2.氢能支撑电网潜力分析

通过电氢转化可以把氢能作为一个“能量库”来进行电量的超长周期的存储和跨时空转移。右图是国网能源研究院做的预测，2030年和2060年通过氢能的方式，包括制氢和燃氢机组发电，可以为新型电力系统提供4%和30%以上的灵活性的调节资源的能力。

3.氢能在新型电力系统中的应用模式

谈到氢储能，其实它也是一个广义的储能方式，有通过“电-氢”、“氢-电”进行单向储能的方式，也有“电-氢-电”的氢储能，有不同的应用模式。

电-氢单向储能主要是通过电解制氢的灵活调节的能力，再和后端化工、交通的用氢方式构成长链条的储能，来进行新能源的就地消纳和利用，也可以作为灵活调节资源来参与调峰调频或者需求侧响应。

对于氢-电来说，之前是燃料电池，现在氢/氨/醇燃机的发展也很迅速，它可以在电力系统中发挥调峰和保供的价值。尤其是燃机类的氢发电，是同步发电机的形式，在电力系统中可以做一些惯量、电压、频率等支撑，是一个绿色性的支撑电源。

电-氢-电可以作为长周期储能方式来发挥作用，包括进行保供和调峰，缓解潮流堵塞。

二、氢储能技术现状及面临技术挑战

1.氢储能技术挑战

氢储能在电力系统当中的应用也面临一些技术挑战。

对于电解制氢来讲，现在主要发展的碱性电解水、质子交换膜电解水、固体氧化物电解水，还有表格里没有列的碱性膜电解制氢，这四种技术路线有一定的调节能力。尤其是质子交换膜电解，它的范围可以达到150%的过载能力，下限也可以到10%以下。这样的范围对于调峰或者做深度调峰也可以有一定的优势，它的爬坡速率在每秒钟也可以达到10%。

但是在实际工程应用中，其实在调节上还受到了一定的限制，在长期运行的情况下做调节对寿命有多少影响还不明晰，存在频繁调控下适应性不足的问题。另外，绿氢项目还存在并网特性认知不足和并网规范缺乏的问题，电网的安全稳定风险增加。

我们现在电解制氢的试验平台或者机构，主要还是针对机组本身做的一些检测，涉网性能还是比较缺乏的。

对于氢-电装备来讲，其实主要有两大类的技术：燃料电池和氢发电。燃料电池，因为最先是在交通领域进行应用，它在规模和并网能力上还需要进行验证。对于氢和它的衍生物发电，比如说氢/氨/醇燃机的技术路线，现在国内外也都做了装置类、产品类的探索，但整体还是在前期阶段，我们对它的并网能力、并网控制以及调峰调频测试方面，还有一些技术要突破。

储运氢方面，现在还是以气态储氢为主。固态储氢，从技术类型上来讲它相对安全，是适合于集中式大规模存储的技术路线，但现在国内外整体都还在示范初期。

在运氢方面，现在还是以公路运输为主，管道输氢是未来一种低成本和长距离输送的技术。整体储运氢技术进入快速发展阶段，尤其是大容量长距离的储运氢技术，我们可以看到现在国内石油石化也在很大力地发展管网等。未来在储运氢大规模发展的情况下，结合电制氢和氢发电的技术，对于长时储能在电网中发挥长周期储能的作用来讲，还是很有前景的。

2.氢储能技术挑战

（1）规模和效率提升

尤其在波动工况下，电解制氢、燃料电池内部两相流态的形态演变复杂，一定程度上也制约了规模和效率的提升。除了核心装备电解堆之外，对于系统来讲，它也是一个电-氢-热多能流耦合的系统，效率也是受限于很多因素，交互影响以后，效率提升也是有一定难度。

（2）寿命和调节性能提升

这也是氢储能在电网应用的一个核心问题。比如寿命，在波动工况下，它对电解制氢内部的催化剂会造成脱落、膜降解、极板腐蚀等问题，包括多场耦合下一些机械损伤的加剧。比如我们要做调峰，它在低载工况下会有一个氢渗加剧的问题，也制约了深调峰的能力。还有快速变载下，电解制氢和氢发电还是一个小型的化工厂，存在热质的惯性。以上情况下，波动下的控制问题和安全性的保障是技术挑战。

（3）经济运行制氢经济性

电价是它的核心影响因素，随着风光成本的降低以及电解制氢设备本身的技术进步，会有一定的改善。另外叠加碳市场，以及如果和电力系统进行交互，考虑电力市场，经济性会进一步提升。但是现在电-氢互动平台还处于初步研发阶段，氢能运行策略缺乏综合性的考虑。尤其是现在绿电、绿氢耦合化工的应用工程，化工是以“安、稳、长、满、优”为运行目标，和电力系统的波动需求、风光的波动存在矛盾。如何打通这个链条，构成电氢化的长链条的储能还是极具挑战的。

三、氢储能未来发展构想

1.未来构想

氢储能未来可以从上述的几个挑战来进行突破：一是提升电-氢装备的调节能力；二是超大规模集成技术，我们现在氢能项目也是百兆瓦级，国外已经有几个吉瓦级的氢能工程，涉及到超大规模的集成能力的提升；三是电-氢，包括后端化工、交通、天然气的联动调节能力的构建；四是友好安全的并网，最终来实现大容量高效率、宽范围快调节、高安全高收益，通过电-氢的友好互动发展来支撑新型电力系统的运行。

2.电氢装备调节能力提升

主要是电解堆、工艺和宽范围快速控制的技术，解决现在电氢装备“调不了”的问题。

3.超大规模集成技术提升

主要是提供场站级的应用方案，突破柔性组网、串并联集成技术，把“用得了”的装备进一步打造成典型的范式。

4.电-氢（化）联动调节能力构建

突破电-氢化工或者交通的柔性链条控制技术，还有与电网深度互动的调节技术，包括整个集群优化调度技术，形成电氢互动体系化的解决方案，提供“调的好”的一个方案。

5.友好并网规范

规范化氢能的发展，形成制氢和氢发电的涉网标准，为示范项目提供支撑，保障可以“放心用”。

四、中国电科院的实践与探索

我们的团队从2014年开始，从10kW的氢储能开始做起，从材料部件到系统全链条进行研究，也取得了一些研发成果。

在装备调节能力方面，构建了考虑氢、能耗、后端储氢需求的模型，并进行全工况的运行寻优，以及工艺的优化。并提出了温度/压力自适应控制的宽范围运行技术，来拓宽运行范围。在快速控制方面，提出针对压力的抗干扰策略、温度和温差的解耦控制。

相应的控制策略也形成了制氢的控制装置及制氢装置。图中是我们国家重点研发计划产出的长寿命的电解制氢装置，现在也是针对寿命问题，提了一些缓解策略，现在在做5000小时的长时运行试验。

在互动调控方面，针对涉及的多堆运行、多机组协调、功率分配和自适应机组启停的问题，我们也是考虑寿命和安全性，提出了多堆优化运行技术。考虑风光氢的多能系统的调度优化，也做了一些策略优化。

在试验能力方面，构建了从材料到堆到系统的全链条的试验验证能力。考虑到在电网运行，构建了一个源网氢的电网模拟环境，来进行涉网性能的测试。

标准方面，编制了电解制氢功率波动适应性评价、宽范围调节的电解制氢的技术规范、性能试验方法等，包括寿命测试评价方面的标准。

在工程方面，核心推动了两个工程：一个安徽六安兆瓦级氢能综合利用工程，也进行了一些支撑电网调峰能力的验证。

另一个是浙江海岛绿氢工程，自主研制的百千瓦制氢装置进行了应用，并做了变工况、调节速率的实际工程验证。

我的汇报就到这里，谢谢各位专家，欢迎指导合作。