在可再生能源高占比的电力系统中，弃风弃光问题随着风电、光伏装机总容量的不断增加而日益突出。由于风电、光伏出力的预测准确程度有限，其出力随机性会对电网造成一定冲击。

氢储能系统可利用新能源出力富余的电能进行制氢，储存起来或供下游产业使用;当电力系统负荷增大时，储存起来的氢能可利用燃料电池进行发电回馈电网，且此过程清洁高效、生产灵活。当前氢储能系统的关键技术主要包含制氢、储运氢和燃料电池技术3个方面。

1 制氢

利用可再生能源发电制氢是氢能制备的重要途径，制氢成本约为1.1~2.2元/m3，对比煤制氢0.69~1.18元/m3和天然气制氢0.8~1.7元/m3，优势并不明显，但因其为“绿氢”，综合价值较高。

目前电解水制氢主要分为碱水电解、固体氧化物电解和PEM纯水电解技术3种。其中，碱水电解制氢发展成熟、商业化程度高、成本较低，是可再生能源制氢项目的首选方式。

河北沽源风电制氢项目(200MW风电、10MW制氢)的建成、吉林舍力风光制氢储能示范项目(50MW风电、1MW制氢和1MW/(MW·h)储能)的核准批复均对提高可再生能源消纳、促进氢储能系统发展起到引领促进作用。未来随着可再生能源规模化装机及电解水能源转换效率的提高，“绿氢”制造成本会呈现持续下降趋势。

2 储运氢

储运氢技术作为氢气从生产到利用过程中的桥梁，至关重要。可通过氢化物的生成与分解储氢，或者基于物理吸附过程储氢。储氢方式比较如表2所示。

氢能源具有质量能量密度大但体积能量密度小的特点，制约其储运技术发展的关键在于兼顾安全、经济的前提下，提高氢气的能量密度。

综合表 2 及当前行业情况分析，高压气态储氢技术成熟、成本较低、应用最多，但并非最佳方案。有机液态储氢凭借其安全性、便利性及高密度的特点，具有较大发展潜力，是当前研究的重要方向。

此外，基于我国现有的天然气管道进行氢气的传输是否可行，也是值得探讨的课题。

3 燃料电池

燃料电池通过电化学反应将氢气的化学能直接转化为电能，清洁无污染，能量转化效率高，是氢能源的最佳利用方式，在全球范围内具有广阔的应用前景。

2009—2018 年全球燃料电池出货量统计如图 2 所示，由图可见出货量统计数据增势明显。燃料电池类型主要包括碱性电解质、质子交换膜、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物燃料电池，区别在于电解质和工作环境温度不同，适合的应用场景也有差异。

各类型燃料电池相比较，质子交换膜燃料电池发电效率为 40%~50%，启动快，比功率高，结构简单，处于商业化前沿，在可再生能源领域的氢储能系统中应用较多。

固体氧化物燃料电池发电效率为55%~65%，余热利用价值高，热电联供效率高，但运行温度高，启动速度较慢，适用于热电联供模式。

近年来我国氢能燃料电池技术整体上取得了长足发展，但存在主要部件依赖进口、电堆和系统可靠性需提高、标准体系需健全完善等问题，仍是制约氢储能系统发展的关键因素。