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目前全球能源處于轉型過程，氫能作為二次能源，擁有來源多樣、方便存儲和運輸、應用廣泛等優勢，因此氫能可以推動現有能源系統向更新型、更優化的方向發展，可再生能源和二次新能源，如氫能/電能的相互結合利用將會成為未來能源發展的趨勢。

氫氣作為清潔低碳的新能源，能夠幫助難以脫碳行業實現碳減排的目標；氫能以較低的成本豐富了可再生能源的存儲方式，可以幫助可再生能源調節能量波動，促進能源結構多元化并保障能源供應安全。

有效利用氫能是目前解決能源短缺及污染嚴重問題的有效手段，可再生能源制氫技術是氫能得到應用和發展的基石。利用可再生能源替代化石燃料的制氫，將是清潔、高效制氫的未來發展趨勢。

從可再生能源中獲得氫能，一方面解決了可再生能源的能量密度低、穩定性差等不可靠因素，另一方面解決了并網的不安全性及傳統蓄電池儲能不能長期儲存的缺點，對于減少可再生能源的不必要浪費及就地消納具有重要意義。

可再生能源制氫技術是將可再生能源通過風機、太陽能電池、水泵等發電機組轉換成電能，電能通過電解水制氫設備轉換成氫氣，將氫氣輸送至氫氣應用終端或經燃料電池并入電網中，完成從可再生能源到氫能的轉換。

根據電能來源的不同，可將可再生能源制氫技術分為并網型制氫和離網型制氫兩種。并網型制氫是將發電機組接入電網，從電網取電的制氫方式，比如從風光耦合系統電網側取電，進行電解水制氫，主要應用于大規模風光耦合系統的消納和儲能。離網型制氫是將發電機組所產生的電能，不經過電網直接提供給電解水制氫設備進行制氫，主要應用于分布式制氫或局部燃料電池發電供能。

基于風電場、光伏站、水電站等現有結構，結合制氫技術的優勢，建立可再生能源多能互補制氫系統拓撲結構，如圖1所示，整個制氫系統包括可再生能源發電機組、電解水制氫系統、儲氫系統、輸運系統、燃料電池、電網等。

圖1 制氫系統拓撲結構

可再生能源制氫技術主要包含電-氫轉換和氫氣儲運兩大關鍵技術。圖2為電-氫轉換示意圖，左側電解水裝置消耗電能產生氫氣，實現電能向氫能的轉換，右側燃料電池或熱電聯產機組利用氫氣產生電能，實現氫能向電能的轉換。

制氫技術的制約因素在于降低成本、提高能效、大規模生產系統搭建等方面；儲氫技術目前主要有氣態儲氫、液態儲氫和固態儲氫等，儲氫技術優缺點對比見表1。運氫技術主要有長管拖車運輸、液氫槽車運輸、管道運輸等，運氫技術優缺點對比見表2。儲運方式都存在較明顯的優缺點，因此儲運技術也是制約氫能大規模發展的因素。

圖2 電-氫轉換示意圖

表1 儲氫技術優缺點對比

表2 運氫技術優缺點對比

本文摘編自2021年第3期《電工技術學報》，論文標題為“可再生能源多能互補制-儲-運氫關鍵技術綜述”，作者為李爭、張蕊 等。