氫能是未來全球極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，不僅能平抑太陽能和風(fēng)能等新能源的波動(dòng)性與間歇性，還能作為大規(guī)模儲(chǔ)能的載體，已成為國際能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。儲(chǔ)氫是連接氫能上下游產(chǎn)業(yè)的重要樞紐，缺乏大規(guī)模儲(chǔ)氫技術(shù)是制約氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸。小規(guī)模和中等規(guī)模的氫存儲(chǔ)難以滿足區(qū)域能源調(diào)峰、國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的需求。鹽穴、枯竭氣藏和襯砌硐室等地下儲(chǔ)氫方式，被視為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)氫的優(yōu)良解決方案，已成為國內(nèi)外儲(chǔ)氫領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，面向工程決策的系統(tǒng)性經(jīng)濟(jì)評(píng)估仍相對(duì)薄弱，缺乏在統(tǒng)一分析框架下針對(duì)不同儲(chǔ)氫方案及關(guān)鍵成本影響因素的研究，這些問題限制了技術(shù)成果的工程化推廣，亟需開展深入研究以支撐地質(zhì)儲(chǔ)氫基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與布局。????中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所楊春和院士團(tuán)隊(duì)，開展了大規(guī)模地下儲(chǔ)氫經(jīng)濟(jì)性研究，通過分析鹽穴、枯竭氣藏和襯砌硐室等三類典型儲(chǔ)氫場(chǎng)景下的關(guān)鍵成本因素，構(gòu)建出面向三類典型場(chǎng)景的全生命周期儲(chǔ)氫成本計(jì)算模型。研究統(tǒng)籌考慮緩沖氣投資、地下工程成本與地面設(shè)施成本，并在典型工況下對(duì)儲(chǔ)氫規(guī)模與注采頻率進(jìn)行敏感性分析，以平準(zhǔn)化儲(chǔ)氫成本（LCOHS）量化不同方案的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而提出不同地質(zhì)儲(chǔ)氫場(chǎng)景下儲(chǔ)氫規(guī)模與注采頻率的優(yōu)化建議。論文中提出的儲(chǔ)氫成本評(píng)估框架，可為與氫能相關(guān)的區(qū)域能源系統(tǒng)發(fā)展、能源資源配置優(yōu)化及國家能源儲(chǔ)備體系完善提供科學(xué)支撐。????研究表明，長周期儲(chǔ)氫場(chǎng)景下地下儲(chǔ)氫技術(shù)，相比于地面儲(chǔ)氫表現(xiàn)出顯著的成本競(jìng)爭(zhēng)力。研究發(fā)現(xiàn)，三類典型地下儲(chǔ)氫技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)包括：（1）鹽穴儲(chǔ)氫具備大規(guī)模多循環(huán)注采能力，采用天然鹽巖封存高純度氫氣，靈活的注采性能使其適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，隨注采頻率提高及儲(chǔ)氫量增大，其平準(zhǔn)化成本顯著降低；（2）枯竭氣藏更適配季節(jié)性與超大規(guī)模儲(chǔ)氫，采用氫氣與天然氣混合儲(chǔ)存，合理控制注采速度從而確保儲(chǔ)層穩(wěn)定性與密封性是關(guān)鍵，平準(zhǔn)化成本保持較低水平；（3）襯砌硐室儲(chǔ)氫更適合中等規(guī)模與高頻循環(huán)注采氫場(chǎng)景，可儲(chǔ)存高純度氫氣且選址相對(duì)靈活，若僅用于季節(jié)性存儲(chǔ)，其經(jīng)濟(jì)性相對(duì)受限，但提高注采頻率可具備較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。????研究成果發(fā)表于一區(qū)TOP期刊《Applied Energy》，通訊作者為施錫林研究員。研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“地質(zhì)儲(chǔ)氫庫適用性及安全關(guān)鍵技術(shù)”（2024YFB4007100）、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金（52122403）、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)優(yōu)秀會(huì)員（Y2023089）等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261925012942
圖1 典型的地下儲(chǔ)氫技術(shù)
圖2 存儲(chǔ)107kg H2各儲(chǔ)氫場(chǎng)景下資本支出成本（CAPEX）組成，其中DGR（depleted gas reservoir）為枯竭氣藏；SC（salt cavern）為鹽穴；LRC（Lined rock cavern）為襯砌硐室
圖3 存儲(chǔ)107kg H2各儲(chǔ)氫場(chǎng)景下運(yùn)維成本（OPEX）組成
圖4 地面儲(chǔ)氫技術(shù)與地質(zhì)儲(chǔ)氫經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，其中，High pressure gaseous hydrogen storage 為高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)；Low temperature liquid hydrogen storage 為低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)；Organic liquid hydrogen storage 為有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)；Solid hydrogen storage 為固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)
圖5 各儲(chǔ)氫場(chǎng)景下LOCOH隨儲(chǔ)氫規(guī)模變化
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