當前我國經濟的高速發展建立在大量消耗化石能源的基礎上。
然而，隨著我國能源需求總量的不斷攀升，化石能源難以為繼，能源的多元化供給，以及高占比可再生能源為特征的多元化能源結構成為必然發展趨勢。
“氫能最主要的特性是可儲可輸，它適于大規模長周期儲能和超長距離運輸，因此將成為多元化能源結構的橋梁和紐帶，使化石能源應用更加清潔、可再生能源應用更加高效、能源系統更加柔性靈活。”有研科技集團有研工程技術研究院所長蔣利軍在首屆“中國北方氫谷”產業發展高端交流會上這樣說道。
氫儲運：變“棄能”為“氫能”
氫的儲運需要考慮3個步驟：氫產地的收集與轉化，長距離運輸，以及本地配送、儲存與再轉化。
氫有3種運輸方式，分別是船運、車運和管道；有3種存儲介質，分別是高壓氫氣（氣態），液氫、液氨、有機液體（液態），以及儲氫材料（固態）。
氫的運輸采取何種方式、選用何種介質取決于氫的運輸距離、規模和最終用途，氫的儲存采用何種介質取決于儲存容量、時間、所需要的放氫速度及其地理條件適用性。
蔣利軍認為，我國可再生能源制氫潛力巨大，且風光資源與天然氣管網地理匹配性好，電力交易制和配額制實行后，由于波動性造成的“棄電”將得到有效控制。
按2017年棄電量1億千瓦時估算，可產氫180萬噸，天然氣管網應能完全消納。
此后，應更關注由于輸電能力限制所造成的“棄能”，通過高效電解水制氫和氫的低成本儲運，變“棄能”為“氫能”，打通另一條有效開發可再生能源的途徑。
而可再生能源電解水制氫能否具有競爭力，關鍵在于兩個因素。
第一是電價。在電解水制氫中，電價占70%-80%。如果將電價控制在0.3元/kWh以下，電解水制氫便有足夠的競爭力。
蔣利軍建議，多措并舉，將可再生能源電解水制氫的電價控制在0.3元/m3H2以內，并向0.1元/m3H2目標逼近，以提高可再生能源電解水制氫的競爭力。
第二，氫能的發展必須考慮在本地的消納能力，應發展本地氫能應用產業，提高本地氫能消納能力，形成氫能新產業。
走具有我國特色的儲氫之路
①儲罐儲氫
儲罐儲氫適合氫能短期和小規模儲存。
其中，高壓儲氫是現階段的主要應用方式。我國常用20MPa鋼瓶固定儲氫，我國的20MPa鋼瓶產量占世界總量的70%，產業化基礎良好。
同時，我國也發展了鋼帶纏繞高壓儲氫容器用于加氫站的站內儲氫，最高壓力可達87.5MPa。目前，98MPa高壓儲氫裝置已經中標上海舜華和如皋加氫站。
目前國內車載儲氫主要是35MPa碳纖維纏繞Ⅲ型瓶，70MPa碳纖維纏繞Ⅲ型瓶少量裝車運行中。
而出于對安全的擔憂，根據相關法律規定，我國仍不準許使用Ⅳ型氣瓶。
液態儲氫方面，低溫液氫在航天等領域得到應用，有機液態儲氫和液氨儲運氫正處于研發示范階段。
固態儲氫方面，成熟材料體系正在示范應用中，新材料體系研發在繼續。
②稀土儲氫
我國稀土資源豐富，但利用不平衡，包頭和四川的稀土富產La、Ce，但La、Ce長期大量積壓約10萬余噸。
開發低成本的非鎳或低鎳基稀土儲氫材料，應用于高密度高安全的固態低壓儲氫，將稀土資源與風光資源相結合，儲氫于稀土儲罐中，可走出一條具有我國特色的氫能產業之路。
而這條路是否可行，關鍵在于成本，必須大幅降低合金的鎳含量，使用廉價的賤金屬替代鎳，保證合金的低成本和價格穩定。
蔣利軍建議，充分利用毗鄰內蒙的La、Ce稀土資源，開發低成本稀土儲氫技術，建立制氫現場高密度高安全大規模稀土儲氫示范，發展具有我國特色的稀土規模儲氫產業。
近年來，我國進行了固態儲氫的示范應用。例如，風-氫-電一體化能源系統儲氫容量達500Nm3，儲氫密度55kgH2/m3，可再生能源分布式發電儲氫容量為25Nm3。
燃料電池客車用固態儲氫系統方面，低壓充氫只需4-5MPa，充氫時間只需20分鐘，完全滿足燃料電池動態響應要求，一次充氫續駛里程達400公里。
而且，低壓儲氫大大降低了對加氫站的要求，目前200公斤高壓加氫站成本需1500萬元，低壓加氫站成本則可控制在200-300萬元。
③地質儲存
地質儲存是氫能大規模和長期儲存的最佳選擇。
國際上，根據現有的地理條件，選擇鹽穴、廢棄礦井、油氣井和含水層大規模長期儲存壓縮氫氣的方式。這種儲氫成本最低，約0.6美元/kgH2，效率約為98%。
從具體國家來看，美國具有最大的可儲存1-2萬噸氫的鹽穴，英國有3個鹽穴可以儲存1千噸氫氣，德國計劃于2023年建設1個3.5千噸氫氣的鹽穴儲存示范項目。
④有機液體儲氫
有機液體儲氫以甲苯、二芐基甲苯、新型稠雜環有機分子作為儲氫介質，在加氫、脫氫催化劑作用下，高溫實現氫的可逆吸放，常溫實現氫的儲運。
新型稠雜環有機液體儲氫材料的重量儲氫率達到6wt%，體積儲氫密度達到60kgH2/m3，可在140℃、80bar下加氫，160℃下脫氫。
有機液體儲氫
管道輸氫將成未來氫能運輸的主要方式
對于氫能運輸方式，蔣利軍認為，近期，根據運輸半徑100公里的使用要求，以長管拖車運氫為主。
中期，氫能應用向吉林省內和近鄰內蒙、黑龍江輻射，平均運輸將擴至800公里，宜綜合采用長管拖車和液氫罐車運氫。
遠期隨著氫能市場向全國甚至國外輻射，液氫和管道輸氫將成為氫能運輸的主要方式。
①天然氣摻氫管道運輸
充分利用現有天然氣管網摻氫輸送，可避免投資建設新的輸氫基礎設施。
目前全世界已有37個示范項目，研究表明，聚乙烯配送管道可以做到100%氫氣輸送。實踐表明，歐洲燃氣加熱和烹飪器具可滿足23%摻氫燃氣要求。
現在的問題在于，燃氣輪機僅能承受小于5%的摻氫比例，每公斤摻氫成本將增加0.3-0.4美元/kgH2。
蔣利軍建議，近期以華潤天然氣子網為試點，開展摻氫示范，建立地方標準，為最終向中石油俄氣主管網大規模摻氫輸運奠定技術基礎。
②管道輸氫
采用純氫的管道輸氫，運營成本低，使用壽命可達40-80年，但建設成本高，需獲得通行權。
若運輸距離不超過1500公里，管道輸氫最為便宜，成本約為1美元/kgH2。
目前全世界已經有近5000公里的氫氣管道，其中美國2600公里，比利時600公里，德國400公里，中國100公里。
建議以長距離運氫為基點，引進和開發第三代氫膨脹機液氫制備技術和裝備，降低液氫制備能耗和成本，并根據最終用途需要，適當發展低能耗液氫和甲醇制備技術。
