太阳能光伏发电，是利用太阳能光伏板进行光电转换产生电力的可再生清洁能源。由于我国持续多年的大力度投入，光伏发电已逐渐成为我国能源构成的重要支柱之一。去年我国太阳能光伏发电的新增装机8741万千瓦，已并网光伏发电总装机为3.93亿千瓦，光伏装机在我国发电装机总量中的占比已经达到15.3%。

2022年，在我国可再生能源的发电量中，风电和光伏的发电量历史上首次突破了1万亿度电，达到1.19万亿度。 光伏和风电的发电量，已经占到我国全社会用电量的13.8%，接近全国城乡居民的生活用电总量，光伏发电已成为我国除了火电、水电之外的第三大发电来源。

然而，光伏发电有个最大的劣势：发电不稳定。光伏发电是依靠光伏板在阳光照射下进行光电转换产生电流的，白天尤其是中午时分，日照最强烈的时候是光伏发电出力的高峰。但白天并不是社会用电高峰，白天光伏发出的电经常用不完，电网无法消纳，而电力又不可储存，因此产生了此前大批的弃风弃光现象，造成发出来的电力无法被使用，形成严重浪费。

基于此，于是诞生了使用锂电池来作为储能工具的大规模储能电站，将光伏和风电发出来的多余的电力储存在储能电站中，用电低谷时储电、用电高峰时放电，用于电网的调峰调频。但大型电化学储能电站的建设成本高昂，而且并没有解决能源运输的问题。

现在好消息来了，我国将开始进入储能的新时代，这就是：光伏发电—固态储氢！

日前，我国已开发出一种新型的能源转换系统：光伏发电—固态储氢。据央视报道，3月25日，我国在广州和昆明同时实现将光伏发出的电制成固态氢能，并应用于电力系统。这是国家的重点研发项目，也是我国第一次实现固态氢能发电并网！

经测试，这7个储氢罐可储存165公斤氢气，在用电高峰时，可持续稳定出力23小时，发出的电量高达2300度，将极大地增强电网的调峰调频能力。

该技术是利用光伏发电来制氢，使用固态储氢技术，将光伏发出的“绿电”转换成“绿氢”，把光伏和风电等不稳定能源发出的电量，以固态储氢的方式储存起来，从而实现能源的高密度储存。在广州，这种固态储氢技术还可以用来给搭载氢燃料电池的新能源汽车加氢。

绿色清洁能源氢的发展难题是什么？

氢，是一种无碳排放的清洁能源，它的来源和储量极其丰富，可以直接从淡水或海水中制备，热效值高于天然气，燃烧后也仅产生水，完全无污染，是人类未来能替代石油等化石能源的非常有潜力的清洁能源。

但电解水制氢的成本却十分高昂，由于受制于氢能制备的高昂成本、以及储存和运输等难题，氢气作为高效燃料却一直未得到规模化发展。

虽然我国是世界上最大的制氢国，每年的制氢产量约3300万吨，但氢的使用量在我国能源结构中的占比却极小，几乎可以忽略不计。在我国，加油站随处可见（据统计，截止2021年，我国境内的加油站总量约12万座），而加氢站的数量却屈指可数。截至2022年底，我国已建成的加氢站全部加起来总共仅有358座，在运营中的更是只有245座（据统计，全球主要国家的加氢站总数为727座，我国加氢站数量约占全球的49%，位居世界第一）。

至于跑在路上的氢燃料电池汽车就更少了。据统计，2022年我国的机动车保有量已高达4.17亿辆，然而氢燃料电池汽车的数量却仅为万辆级别，在庞大的燃油汽车中，占比几乎可以忽略不计。

据统计，截至2022年底，我国氢燃料电池汽车的保有量仅有约1.32万辆，其中燃料电池货车为7847辆，燃料电池客车为5402辆。虽然我国氢燃料电池汽车总量如此之小，却依然是全球燃料电池商用车保有量最高的国家，可见目前氢燃料电池汽车在全球仍然处于发展的初始阶段。

尽管大力发展氢能已经是国家和行业的共识，但由于存在诸多难题，例如氢气生产和制备的成本高昂、氢气难以便利地运输等难关尚未攻克，氢气的大规模应用一直尚未实现。

按照制氢方式和碳排放量来划分，行业内普遍将氢气分为绿氢、蓝氢、灰氢这三种。电解水制氢虽然是绿氢，但耗电量高；煤制氢是蓝氢，同样存在耗能高的问题；燃烧化石燃料制备的氢是灰氢，其碳排放量也最高。目前在电解水制氢、天然气制氢、煤制氢这三种主流的制氢方式中，煤制氢的技术路线相对最成熟，当前的成本最低。

但氢气的生产成本仍然远未达到可以大规模应用的程度，而且氢气的运输又是另一大难题！由于氢的密度仅为空气的十四分之一，质量太轻，因此氢气的运输一直是个老大难和拦路虎。

通常情况下，一辆载重为45吨的卡车，可以一次将30吨汽油运送到加油站。而一辆载重为45吨的卡车，一次却仅能运送约500公斤左右的压缩氢气。而且在运输的过程中，压缩氢气的储氢罐必须要十分坚实牢固，如果储氢罐一旦破裂，压缩到200个大气压的氢气能量会瞬间释放，其后果十分严重，爆炸产生的火球足以覆盖一个足球场。

另外，就算是通过低温将氢气制成液态氢，低温卡车也确实能比储氢气罐携带更多氢气，但液化氢气的生产成本在大多数情况下都是不划算的，其经济性比较差。因此，安全、高效地储存和运输氢气，已成为制约氢能源大规模市场应用的最大技术瓶颈！

革命性的里程碑：固态储氢技术

目前的技术条件下，储氢方式有气态储氢、液态储氢、固态储氢这三种方式。其中，由于固态储氢的体积密度更高、安全性更好，也更容易实现规模化应用。

固态储氢之所以比气态储氢、液态储氢更便捷，是因为它可以在常温下使用，且体积密度更高。固态储氢是在常温下使氢气与合金发生化学反应，让氢原子进入金属的空隙中储存。固态储氢的压力约为2-3兆帕，使用时仅需提高合金的环境温度，就可以释放出氢气，便于使用和运输。

其最大的优点就是简单高效，它就像一个能量巨大的蓄水池，把光伏和风电等不稳定能源发出的电量以固态储氢的方式储存起来，从而实现能源的高密度储存。在广州，用固态储氢技术储存的氢气，可以用来给搭载氢燃料电池的新能源汽车加氢。

固态储氢技术的原理是利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用，将氢气储存在固体材料当中。固体储氢的材料主要有碳质材料、金属氢化物、配位氢化物、金属有机骨架材料（MOFs）和氢气水合物等，通过在常温下让氢气与其他物质发生化学反应，让氢原子进入金属的空隙中储存，在后续需使用氢气时，仅需提高储氢设施的环境温度就可以安全地释放出氢气，使用更便捷。

如今，光伏和风电虽然已经成为我国主要的发电方式之一，发电的成本也在逐年降低，但这种发电方式固有的缺陷也很明显。光伏发电和风力发电有着天然的局限性，它的间歇性和波动性很强，发电高峰和低谷十分明显，电力不够稳定，需要十分强大的智能电网才能承载。

我国通过创新研发出的光伏发电—固态储氢技术，可以将波动性和间歇性强的光伏发出的电力，转换为氢能，具有完全无污染、零排放和可持续发展的优势，能让氢的制备、存储、发电、加氢实现一体式发展，实现在光伏发出的“绿电”与“绿氢”之间进行灵活转换，解决了光伏和风电等新能源发电的随机性、季节性波动强的大难题。

在用电低谷时，可将光伏发出的富余电力用来电解水制氢，并通过固态储氢技术存储起来。在用电高峰、夜晚光伏无法发电或天气不佳时，再将储存的氢气释放出来，通过燃料电池发电，将发出的电力并入电网系统。这种新型能源转换和储存技术，能对新能源实时进行最大程度地消纳和转化，是一种非常有前瞻性的前沿技术，可实现能源的绿色循环可持续发展！

经过测试，采用固态储氢技术存储的仅165公斤氢气，就可以在用电高峰时可持续稳定出力23小时，发出的电力达到2300度，可极大地增强电网系统的调峰调频能力。这是我国第一次实现光伏发电—固态储氢技术在电力系统的并网应用！

在可以预见的将来，电氢融合技术将成为快速推动我国建设智能电网的加速器，是我国向超大规模创新型电力系统发展、大规模稳定消纳清洁能源的革命性技术，称之为电力革命并不为过。#新能源# #氢能源#

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