氢储

氢储能作为推动全球绿色低碳转型和实现我国“碳中和”目标的重要支撑，在“双碳”目标提出后，成为社会普遍关注的热点。氢储能的安全问题是必须重点关注和首要解决的问题之一。综述了在制氢、储氢、输氢和用氢4个阶段中存在的安全问题，主要包括氢泄漏扩散、氢燃烧爆炸、氢与金属相容性等。同时，对氢泄漏检测传感器技术的现状和发展进行了分析，指出了氢泄漏检测技术急需解决的问题和未来的发展方向。

在“双碳”目标背景下，中国能源结构将由化石能源为主转变为可再生能源为主，由于可再生能源具有能量密度低、间歇性和不稳定性等缺点，因此对能量储存的需求很高。氢的来源广泛，且具有清洁、高效、能量密度高、能源形态易于转换等特点，是一种储能的重要形式和载体。因此，氢能为实现“双碳”目标提供了一条重要的技术路径，已被纳入国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要，是未来国家能源体系的重要组成部分，是战略性新兴产业的重点方向。本蓝皮书结合国内外氢能发展现状，着重阐述氢液化、储运技术及应用的发展进程，通过分析氢液化、液氢储运、液氢加氢的多个案例，总结出氢液化、储运技术的特点及优势，旨在为中国氢能产业的发展提供技术参考。

4月28日下午，由青海省海西州德令哈市承办的海西州“四地”建设第二批重点投资项目签约仪式在北京顺利举行。在青海省、海西州、德令哈市各级政府领导见证下，三一重能股份有限公司（以下简称：三一重能）董事长周福贵出席仪式并与德令哈市委副书记、市长王大磊共同签订协议。

随着能源耦合的发展及我国碳市场的不断完善，传统电力需求响应已不满足双碳背景下多能耦合的综合能源系统(integrated energy system, IES)发展现状。为提高IES的综合需求响应(integrated demand response, IDR)能力，建立了考虑碳市场与电−氢储能的园区−用户双层模型。其中上层模型为考虑电−氢储能投资成本、碳市场履约成本及电/气/热多能耦合的IES模型；下层为包含可转移、可削减电热负荷的用户模型。然后引入运营商作为园区管理者，以运营商净收益最大、用户成本最小为目标函数，构建了运营商−用户主从博弈框架。最后算例仿真分析了碳市场环境下园区的需求响应效果，以及园区碳排放强度对IES系统碳排放的影响，并配置了不同情况下园区的电−氢储能，结果验证了所建双层模型及其互动方法的有效性。

本报告从储运规模和技术经济性两个角度出发,基于对远期氢能产业规模的预测,确定氢能运输和存储场景,计算各场景的氢能储运需求规模，从而尝试展望我国2060年氢能储运的整体格局,结合当前市场主流氢能储运技术的发展现状及趋势，预测了2060年各类技术的适用场景及成本效益,并提出了推动氢能储运产业发展的相关建议。

储能技术与风电相结合实现电能的时空平移是解决系统运行稳定性问题的有效手段。氢储能具有储存容量大、可实现电热联产联供的优点，具有很大的发展潜能。然而由于风电存在不确定性，氢储能系统在频繁切换工作模式时面临着不确定的热能需求。因此，文中综合考虑氢储能在间歇模式下的热能需求，首先，介绍了氢储能系统接入的电-热综合能源系统基本结构，将风电场与氢储能相结合构成风-氢混合系统；然后，提出考虑风-氢混合系统热平衡需求不确定性的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型；最后，基于对偶理论，对所提出的模型转化求解，通过算例对比分析各类情况优化结果，验证了氢储能在促进风电消纳、提高系统能源综合利用率方面的有效性，并证明了考虑电解槽和燃料电池工作温度能提高系统的工作效率并提高风电场并网功率。

随着高比例新能源新型电力系统的灵活性需求增加，制定灵活性资源市场运营机制实时平衡大规模新能源出力波动性和不确定性十分重要。为此，文中提出一种基于按需比例分配机制的风光火氢协同规划方法。首先，制定风/光场站和氢储能系统的三阶段协调运行策略，根据按需比例分配机制进行风/光场站间功率交易，协调风电场和光伏电站的收益和支出，由火电和氢储能系统提供运行灵活性，采用固定利润比例模型保证氢储能系统的收益稳定性；然后，综合考虑投资决策和运行模拟，将功率交易成本和灵活性资源调节成本纳入优化目标，建立以风光为主体电源，以火电和氢储能为辅助电源的多时间尺度协调规划模型；最后，以中国东北某省级电网为算例进行分析。结果表明，采用文中所提方法进行电源规划可以兼顾经济性和环保性，降低灵活性资源需求和投资成本，提高风/光场站的功率利用率。

“双碳”背景下氢能将在各种领域发挥巨大作用，开展氢需求中长期预测具有重要意义。基于系统动力学方法建立了省级氢需求中长期预测模型。首先将氢能需求分为工业、供热和交通3大领域，考虑各子系统内部因素的相互作用以及经济发展、政策支持等外部因素的影响，分析因果关系，构建系统预测方程；其次设定系统参数，采用最小二乘法方程回归得到方程常数，基于该省发展规划利用灰色模型设定表函数参数，并将模拟结果与历史数据进行对比，结果表明模型误差较小，适用于该省氢需求预测；最后利用所建立的系统动力学模型对该省的氢需求量进行了预测。

为辅助海上风电的加氢制氢港口选址决策问题，提出利用经验挖掘算法和混合语言型术语的多属性决策方法。首先，利用爬虫算法、TextRank算法、Word2Vec算法和Louvain算法对历史经验性文件进行挖掘、排序、构建词对和聚类，从而获取基于经验挖掘的属性集；其次，引入对偶自信语言，云模型和实数等语言术语兼顾定量和定性数据的表达，解决数据集转换失真问题；最后，引入标准化公式处理指标数据，获取综合排序结果，以海上风电的加氢制氢港口选址为案例，验证了方法的科学性和有效性。结果表明，考虑定性及定量评估，基于集中式制氢+液氢+购买/租赁船舶技术方案的选址方案A5综合最优，敏感性分析表明气氢储运技术搭配船舶运输是技术成熟度和经济性方面表现较好的技术方案。

电-氢能源系统（IEHS）的合理规划对能源结构转型具有重要意义，充分利用氢储能的可移动特性可降低IEHS综合成本，提出一种考虑氢能储运特性的配电网集群划分与氢能系统规划策略。首先，将氢能系统拆分为多个氢能子系统（HES），建立多个HES之间的气氢拖车交通运输及储运成本模型；其次，基于电力-交通网架结构与新能源分布情况提出配电网集群划分方法；最后，根据集群划分结果，建立HES双层选址定容模型，该模型以IEHS年综合成本最低为目标，分层解决单个集群内HES的容量配置问题、各集群内部HES选址定容及气氢拖车配置问题。结果表明：提出的策略可以减小氢能储运压力、降低IEHS综合成本，提升风、光消纳水平，加快系统潮流计算迭代收敛速度。