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撰文：Anna Hirtenstein
氢储能项目寻求将能量储存数周乃至数月
“正如上世纪90年代是太阳能和风能的时代一样，本世纪20至30年代将是氢能时代”
将全球能源体系完全转向可再生能源的秘诀，可能蕴藏在宇宙中含量最丰富的物质中。它是氢。
从英荷壳牌石油公司(Royal Dutch Shell Plc)到尤尼珀公司(Uniper SE)在内的大型能源公司以及宝马汽车公司(BMW AG)和奥迪汽车公司(Audi AG)等汽车制造商纷纷开始支持氢储能技术。这些大公司支持的研发项目正在研究如何利用氢元素实现长时间储能：超越锂离子电池蓄电时长数周甚至数月。
虽然在过去十年里业界对氢储能技术研发的投资仅为25亿美元，但相关工作将为一个扑朔迷离的问题提供答案：即如何储存电力供未来使用。电池将白天的电力储存至夜晚使用的能力越来越强，但它们的电量往往在几周之后就耗尽了。氢可以无限期地储存在储氢罐中。举例而言，这意味着夏季通过太阳能面板收集到的电能可以储存到冬季使用。
“正如上世纪90年代是太阳能和风能的时代一样，本世纪20至30年代将是氢能时代。”法国工业气体制造商液气公司(Air Liquide SA)负责高级业务与技术的副总裁兼氢能委员会倡议秘书皮埃尔－艾蒂安•弗朗克(Pierre-Etienne Franc)称，“这是一个真正的战略转变。”氢能委员会是一个倡导氢储能技术研发工作的行业协会。
利用太阳能发电生产可再生的氢
氢储能已经是一种众所周知的技术了，但这种技术尚未在商业环境下被证明可行。
利用风力或太阳能生产的过剩电力可以用来驱动电解，将水分解成氢和氧元素。这一过程中捕获的氢可以在任何需要的时候提供给天然气发电厂或燃料电池进行发电。炼油厂等工业厂房也可以在化学工艺中利用氢。
迄今为止，能源企业一直主要专注于氢在燃料电池领域的潜力（燃料电池通过一种化学反应利用氢来发电）。在电力存储方面，目前大部分投资都用于开发手机与笔记本电脑广泛使用的锂离子电池。但是，如果不经常充放电，锂离子电池的电量往往会流失掉。
氢储能技术之所以富有吸引力，是因为它能够实现更长时间的储能。目前唯一切实的替代选择是将水抽送到一个山顶水库中关闸储存，直到电网公司准备好开闸放水通过水电站发电。这种所谓的抽水蓄能需要合适的地理位置。
不同储能技术的规模和放电期
如果可以足够廉价地生产氢来储能，那电力公司将得以削减旗下化石燃料电厂的规模，因为电网将更容易地处理来自风力和太阳能发电站的间歇性电力。举例而言，由于电网拥挤导致许多风力发电场被迫保持闲置状态，2016年中国大约损失了34亿美元的相关收入。
“如果要100%向可再生能源转型，氢可以发挥关键作用。”彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)分析师克莱尔•柯里(Claire Curry)说，“企业可以兴建天然气发电厂，但那当然就不是100%的清洁能源了。”
氢储能技术相关研究工作还处于起步阶段，但来自大型企业的支持力度在不断加大。氢能委员会是在最近一次的达沃斯世界经济论坛(World Economic Forum)上成立的。作为该委员会的成员，17家大型企业正在想方设法将氢气纳入清洁能源体系中。氢能委员会的成员企业包括英荷壳牌石油公司、道达尔石油公司(Total SA)、昂吉集团(Engie SA)、丰田汽车公司(Toyota Motor Corp.)、宝马汽车公司、奥迪汽车公司和日本工业气体供应商岩谷产业公司(Iwatani Corp.)等。通用汽车公司(General Motors Co.)正在申请入会。
氢能委员会正在考虑成立一个技术示范项目基金，并将于11月在波恩举行的下一轮联合国气候谈判会议上再次开会。目前，全球有几个氢储能项目正在运营中；它们得到了德国公用事业公司尤尼珀公司、欧盟以及各类工业和能源公司的支持。
氢储能项目
彭博新能源财经分析师柯里的研究表明，氢储能系统在得克萨斯州西部那样的地区可以行得通，因为那里有大量现有能源网络和客户支持将太阳能转化为氢气。柯里评估了一个理论上为制氢装置提供能源的1吉瓦太阳能发电场，并发现氢储能装置在合适的条件下可以实现盈利。
氢也是有缺点的。柯里表示，要创造一个储能容量市场，政府有必要出台激励措施。而在目前，电池是可以替代氢的许多功能的一个选择。
将电力转化为一种气体、然后再将这种气体转变成电力这一整套思路让一些人感觉太绕了。英国电动汽车充电网络运营商Pod Point Ltd.的首席执行官埃里克•费尔贝恩(Erik Fairbairn)认为，应对氢的作用予以限制，以便让更多简易的技术得以蓬勃发展，特别是在电池可以满足需求的情况下。
“一般而言，在将能源从一种形式转换成另一种形式的过程中，必然会损失一部分能源效率。”费尔贝恩称，“氢气主要通过水的电解化来产生，即利用电力将氢与氧分离开来。完成这一过程后会立即损失掉四分之一的能量。”
不过，支持这项技术的企业很乐观，并且正在争取政府支持。
此外，电子产品制造商东芝公司(Toshiba Corp.)和东北电力公司(Tohoku Electric Power Co.)也在日本福岛合作推进另一个氢储能项目。该电厂装机容量将达到10兆瓦，定于2021年开始运营。建成后，它可能是世界上规模最大的氢储能电厂。
2013年8月，尤尼珀公司启动了其在法尔肯哈根的制氢厂，将过剩的风电转化为氢，生产出来的氢将输入另一个装置与二氧化碳结合形成甲烷。而甲烷将通过现有管道运输和存储。
“电转气是一项关键技术。”尤尼珀公司负责创新技术的董事埃克哈特•鲁姆勒(Eckhardt Ruemmler)表示，“但由于政策不完善，目前电转气技术的大规模部署受到了阻碍。”
编辑：万慧、黄琬钧
翻译：许子轩
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