氫能來源廣泛，應(yīng)用場景豐富，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、熱力網(wǎng)和油氣網(wǎng)的連接和耦合，是未來二次能源系統(tǒng)中電能的重要補(bǔ)充。綠色氫能的開發(fā)和利用已成為全球應(yīng)對氣候變化的重要路徑和能源改革的重要方向，也將成為全球能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)競爭的焦點(diǎn)。中國最近公布的氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）也明確了可再生能源制氫在能源綠色低碳轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略定位、總體要求和發(fā)展目標(biāo)，將對氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮重要引領(lǐng)作用。然而，還應(yīng)認(rèn)識到，氫能的戰(zhàn)略地位和經(jīng)濟(jì)合理性主要取決于可再生能源轉(zhuǎn)換過程中大量的長期儲(chǔ)能和多樣化的最終用途需求，而儲(chǔ)氫本身也有明顯的技術(shù)路線，資源潛力和經(jīng)濟(jì)問題。 鹽穴是地質(zhì)儲(chǔ)氫的理想選擇 氫可以注入鹽洞、地下含水層、廢棄的油氣田、礦山和其他氣藏，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模長期儲(chǔ)存。由于氫氣是最輕的氣體，它很容易擴(kuò)散，因此氫儲(chǔ)能對氣密性有極其嚴(yán)格的要求。鹽穴具有良好的氣密性，鹽不會(huì)與氫氣發(fā)生反應(yīng)，是地質(zhì)儲(chǔ)氫的理想選擇。目前，全世界有四個(gè)儲(chǔ)氫項(xiàng)目正在鹽洞中進(jìn)行，其中三個(gè)位于美國墨西哥灣，而廢棄油氣田的儲(chǔ)氫仍處于小型試驗(yàn)階段。 早在20世紀(jì)70年代，美國就開始研究在地下儲(chǔ)存氫氣的可能性。大型儲(chǔ)罐和地質(zhì)儲(chǔ)氫是美國能源部研發(fā)項(xiàng)目的重要組成部分。2019年，“先進(jìn)清潔能源存儲(chǔ)”項(xiàng)目在美國猶他州啟動(dòng)。該項(xiàng)目計(jì)劃于2025年在德爾塔鎮(zhèn)附近建造一個(gè)大型綠色儲(chǔ)氫中心，并將電解水中的氫氣儲(chǔ)存在100個(gè)巨大的地下鹽洞中，以平衡季節(jié)性能源需求。2020年，美國能源部先后發(fā)布了《氫能計(jì)劃發(fā)展計(jì)劃》和《儲(chǔ)能挑戰(zhàn)路線圖》，地質(zhì)儲(chǔ)氫的識別、評估和論證被確定為主要的技術(shù)研發(fā)和論證重點(diǎn)。 2020年11月，英國政府推出了一項(xiàng)新計(jì)劃，即“綠色工業(yè)革命十點(diǎn)計(jì)劃”，希望到2030年實(shí)現(xiàn)5千兆瓦的低碳?xì)浠衔锷a(chǎn)能力，并制定了《英國氫網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃》，旨在有效促進(jìn)英國地下儲(chǔ)氫的發(fā)展。英國公布了其首個(gè)國家氫能戰(zhàn)略，鹽穴儲(chǔ)氫被稱為儲(chǔ)氫和運(yùn)輸方案。英國地質(zhì)調(diào)查局（BGS）強(qiáng)調(diào)了地質(zhì)學(xué)在支持英國長期能源轉(zhuǎn)型方面的重要性，并指出地下儲(chǔ)氫是英國實(shí)現(xiàn)凈零排放的四項(xiàng)技術(shù)之一。英國地質(zhì)調(diào)查局（British Geological Survey）進(jìn)行測試，以調(diào)查鹽穴的可回收性和安全性。 除了鹽洞穴，瑞典發(fā)起的地質(zhì)儲(chǔ)氫項(xiàng)目還使用了目前正在建設(shè)的洞穴儲(chǔ)氣設(shè)施。澳大利亞和阿根廷在廢棄油氣田中儲(chǔ)存的天然氣中混合了10%的氫氣。該項(xiàng)目處于測試階段，尚未發(fā)現(xiàn)對儲(chǔ)氣庫和設(shè)備的負(fù)面影響。此外，德國跨區(qū)域南北天然氣輸送網(wǎng)絡(luò)的容量比輸送容量高出四倍，歐洲的天然氣總儲(chǔ)存容量可達(dá)到年天然氣需求的22.8%，而其抽水蓄能潛力僅為年發(fā)電量的1.65%，也就是說，歐洲天然氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)有足夠的能力輸送和儲(chǔ)存氫氣和合成甲烷。 從經(jīng)濟(jì)上講，美國能源部分析了在地下管道、襯砌洞穴和地下鹽洞穴中儲(chǔ)存氫氣的成本。500噸儲(chǔ)氫規(guī)模的地下管道儲(chǔ)氫投資成本為516-817美元/千克，其中管道成本超過60%，剩余40%為管道安裝和工程成本，平整儲(chǔ)氫成本為1.87-2.39美元/千克；襯砌洞室儲(chǔ)氫的投資成本為56-116美元/千克，其中洞室施工、襯砌、壓縮機(jī)和管道的成本約為80%，水平儲(chǔ)氫成本（LCOH）為0.31-0.43美元/千克；地下鹽穴儲(chǔ)氫的投資成本為35-38美元/千克，其中地下技術(shù)成本約為50%，水平儲(chǔ)氫成本為0.19-0.27美元/千克。隨著各種地質(zhì)儲(chǔ)氫壓力的升高，對儲(chǔ)氫空間的需求和水平儲(chǔ)氫的成本也隨之降低。此外，根據(jù)彭博新能源的財(cái)務(wù)分析，鹽穴、廢棄氣田、洞穴和人工容器中標(biāo)準(zhǔn)化氫儲(chǔ)存的成本目前為0.19-1.9美元/千克，未來可能降至0.11-1.07美元/千克。 然而，一些研究發(fā)現(xiàn)，使用廢油氣儲(chǔ)層或含水層儲(chǔ)存氫氣可能會(huì)與儲(chǔ)層中的古生物或礦物組分發(fā)生反應(yīng)，這些組分不僅會(huì)消耗部分儲(chǔ)存的氫氣，還會(huì)產(chǎn)生能夠堵塞儲(chǔ)層孔隙的反應(yīng)物，這不利于氫的長期儲(chǔ)存。根據(jù)IEA《能源技術(shù)愿景：清潔能源技術(shù)指南》，目前廢棄油氣田儲(chǔ)氫的困難包括油氣田孔隙容器中可能發(fā)生的化學(xué)或生物反應(yīng)、微生物消耗氫氣以及硫化氫有毒氣體的產(chǎn)生。