Key Technology Status and Outlook for Green Electricity-Hydrogen Energy- Multi-domain Applications Coupled Network

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22180

Abstract

Abstract:

As a green and zero-carbon secondary energy, hydrogen is one of the key carriers for the development of energy transition and has become an important medium for energy interconnection. Hydrogen production by electrolytic decomposition of water is the main way to produce hydrogen in the future, which will promote the adjustment and transformation of energy structure. However, the development and industrial application of hydrogen energy technology in China is still at the initial stage. In addition, there are a lot of problems to be solved in the aspects of hydrogen energy production, storage and transportation, conversion and application industry chain. This paper analyzed the development status of green power hydrogen production technology, hydrogen storage and transportation technology, hydrogen application technology, and studied the typical scenarios of green electricity-hydrogen energy-multi-domain application and the key technologies of network coupling and integration. This work provides indicative ideas for the combination of hydrogen energy production, storage and application technology, and the development of application network in various areas.

Key words: hydrogen energy, hydrogen production from green electricity, hydrogen storage and transportation, coupling integration

CLC Number:

TK 91

Yue TENG, Qian ZHAO, Tiejiang YUAN, Guohong CHEN. Key Technology Status and Outlook for Green Electricity-Hydrogen Energy- Multi-domain Applications Coupled Network[J]. Power Generation Technology, 2023, 44(3): 318-330.

Figures/Tables 11

References 71

1	李建林，李光辉，郭丽军，等．“十四五”规划下氢能应用技术现状综述及前景展望[J]．电气应用，2021，40(6)：10-16．
	LI J L， LI G H， GUO L J，et al ．Overview and prospect of hydrogen energy application technology under the “Fourteenth Five Year Plan”[J]．Electrotechnical Application，2021，40(6)：10-16．
2	刘玮，万燕鸣，熊亚林，等．“双碳”目标下我国低碳清洁氢能进展与展望[J]．储能科学与技术，2022，11(2)：635-642．
	LIU W， WAN Y M， XIONG Y L，et al ．Progress and prospect of low-carbon clean hydrogen energy in China under the “dual carbon” goal[J]．Energy Storage Science and Technology，2022，11(2)：635-642．
3	朱凯，张艳红．“双碳”形势下电力行业氢能应用研究[J]．发电技术，2022，43(1)：65-72． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21098
	ZHU K， ZHANG Y H ．Research on hydrogen energy application in power industry under the “double carbon” situation[J]．Power Generation Technology，2022，43(1)：65-72． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21098
4	李争，张蕊，孙鹤旭，等．可再生能源多能互补制-储-运氢关键技术综述[J]．电工技术学报，2021，36(3)：446-462． doi:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.200332
	LI Z， ZHANG R， SUN H X，et al ．Overview of key technologies for hydrogen production，storage and transportation with multiple complementary renewable energy sources[J]．Transactions of China Electrotechnical Society，2021，36(3)：446-462． doi:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.200332
5	雷超，李韬．碳中和背景下氢能利用关键技术及发展现状[J]．发电技术，2021，42(2)：207-217． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20015
	LEI C， LI T ．Key technologies and development status of hydrogen energy utilization in the context of carbon neutralization[J]．Power Generation Technology，2021，42(2)：207-217． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20015
6	李慧茹．变压吸附与炼厂氢气网络的同步设计与柔性分析[D]．杭州：浙江大学，2020．
	LI H R ．Synchronous design and flexibility analysis of psa and refinery hydrogen networks[D]．Hangzhou：Zhejiang University，2020．
7	仲蕊．氢能应用场景日趋多元[N]．中国能源报，2021-12-13(10)． doi:10.1063/5.0031594
	ZHONG R ．The application scenarios of hydrogen energy are increasingly diversified[N]．China Energy News，2021-12-13(10)． doi:10.1063/5.0031594
8	张鹏成，徐箭，孙元章，等．氢能驱动下钢铁园区能源系统低碳发展模式[J]．电力系统自动化，2022，46(13)：10-20． doi:10.7500/AEPS20211120001
	ZHANG P C， XU J， SUN Y Z，et al ．Low carbon development mode of energy system in iron and steel parks driven by hydrogen energy[J]．Automation of Electric Power Systems，2022，46(13)：10-20． doi:10.7500/AEPS20211120001
9	张全斌，周琼芳．基于“碳中和”的氢能应用场景与发展趋势展望[J]．中国能源，2021，43(7)：81-88．
	ZHANG Q B， ZHOU Q F ．Application scenario and development trend of hydrogen energy based on “carbon neutralization”[J]．Energy of China，2021，43(7)：81-88．
10	位召祥，张淑兴，刘世学．固体氧化物电解制氢技术现状及面临问题分析[J]．科技创新与应用，2021，11(35)：36-39．
	WEI Z X， ZHANG S X， LIU S X ．Analysis on the current situation and problems of solid oxide electrolytic hydrogen production technology[J]．Technology Innovation and Application，2021，11(35)：36-39．
11	BLUM L， HAART B， MALZBENDER J，et al ．Recent results in Jülich solid oxide fuel cell technology development[J]．Journal of Power Sources，2013，241：477-485． doi:10.1016/j.jpowsour.2013.04.110
12	HAGEN A， FRANDSEN H L ．Solid oxide development status at DTU energy[J]．ECS Transactions，2019，91(1)：135-145． doi:10.1149/09101.0235ecst
13	张文强，于波．高温固体氧化物电解制氢技术发展现状与展望[J]．电化学，2020，26(2)：212-229．
	ZHANG W Q， YU B ．Development status and prospect of high temperature solid oxide electrolytic hydrogen production technology[J]．Journal of Electrochemistry，2020，26(2)：212-229．
14	杨阳，张胜中，王红涛．碱性电解水制氢关键材料研究进展[J]．现代化工，2021，41(5)：78-82．
	YANG Y， ZHANG S Z， WANG H T ．Research progress of key materials for hydrogen production from alkaline electrolytic water[J]．Modern Chemical Industry，2021，41(5)：78-82．
15	AZADEH M， SPLIETHOFF H ．Current status of water electrolysis for energy storage， grid balancing and sector coupling via power-to-gas and power-to-liquids： a review[J]．Energies，2017，10(8)：1099．
16	纪钦洪，徐庆虎，于航，等．质子交换膜水电解制氢技术现状与展望[J]．现代化工，2021，41(4)：72-76．
	JI Q H， XU Q H， YU H，et al ．Status and prospect of proton exchange membrane water electrolysis hydrogen production technology[J]．Modern Chemical Industry，2021，41(4)：72-76．
17	郭小强，魏玉鹏，万燕鸣，等．新能源制氢电力电子变换器综述[J]．电力系统自动化，2021，45(20)：185-199． doi:10.7500/AEPS20201101004
	GUO X Q， WEI Y P， WAN Y M，et al ．Review of power electronic converters for hydrogen production from new energy sources[J]．Automation of Electric Power Systems，2021，45(20)：185-199． doi:10.7500/AEPS20201101004
18	魏繁荣，随权，林湘宁，等．考虑制氢设备效率特性的煤风氢能源网调度优化策略[J]．中国电机工程学报，2018，38(5)：1428-1439．
	WEI F R， SUI Q， LIN X N，et al ．Optimization strategy of coal wind hydrogen energy network scheduling considering the efficiency characteristics of hydrogen production equipment[J]．Proceedings of the CSEE，2018，38(5)：1428-1439．
19	HONGSIRIKARN K， GOODWIN J G， GREENWAY S，et al ．Effect of cations (Na⁺，Ca²⁺，Fe³⁺) on the conductivity of a Nafion membrane[J]．Power Sources，2010，195(21)：7213-7220． doi:10.1016/j.jpowsour.2010.05.005
20	SHAU A， DE P，RAY P ．Improvement on efficiencies of dilute alkaline water electrolyzer using membranes[J]．Hydrog Energy，2016，41(48)：22652-22662． doi:10.1016/j.ijhydene.2016.11.009
21	HONG Z P， WEI Z X， HAN X J ．Optimization scheduling control strategy of wind-hydrogen system considering hydrogen production efficiency[J]．Journal of Energy Storage，2022，47：1-15． doi:10.1016/j.est.2021.103609
22	CAI X， LIN R， XU J，et al ．Construction and analysis of photovoltaic directly coupled conditions in PEM electrolyzer[J]．Internation Journal of Hydrogen Energy，2022，47(10)：6494-6507． doi:10.1016/j.ijhydene.2021.12.017
23	RAKOUSKY C， REIMER U， WIPPERMANN K，et al ．Polymer electrolyte membrane water electrolysis：Restraining degradation in the presence of fluctuating power[J]．Journal of Power Sources，2017，342(2)：38-47． doi:10.1016/j.jpowsour.2016.11.118
24	高新伟，安瑞超．氢能产业发展情况分析及政策建议[J]．中国石化，2022(11)：42-45． doi:10.3969/j.issn.1005-457X.2022.11.018
	GAO X W， AN R C ．Analysis on the development of hydrogen energy industry and policy suggestions[J]．Sinopec Monthly，2022(11)：42-45． doi:10.3969/j.issn.1005-457X.2022.11.018
25	曹蕃，陈坤洋，郭婷婷，等．氢能产业发展技术路径研究[J]．分布式能源，2020，5(1)：1-8．
	CAO F， CHEN K Y， GUO T T，et al ．Research on technological path of hydrogen energy industry development[J]．Distributed Energy，2020，5(1)：1-8．
26	王敏．国内外新能源制氢发展现状及未来趋势[J]．化学工业，2018，36(6)：13-18． doi:10.3969/j.issn.1673-9647.2018.06.004
	WANG M ．The status quo and trend of producing hydrogen from new energy[J]．Chemical Industry，2018，36(6)：13-18． doi:10.3969/j.issn.1673-9647.2018.06.004
27	MISHRA P， KRISHNAN S， RANA S，et al ．Outlook of fermentative hydrogen production techniques：an overview of dark，photo and integrated dark-photo fermentative approach to biomass[J]．Energy Strategy Reviews，2019，24：27-37． doi:10.1016/j.esr.2019.01.001
28	王璐，金之钧，苏宇通．新型固体储氢材料的研究进展[J]．石油学报(石油加工)，2023，39(1)：1-15．
	WANG L， JIN Z J， SU Y T ．Research progress of several new types of solid hydrogen storage materials[J]．Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section)，2023，39(1)：1-15．
29	李锦山，任春晓，罗琛，等．固体储氢材料研发技术进展[J]．油气与新能源，2022，34(5)：14-20．
	LI J S， REN C X， LUO S，et al ．Technological progress on the research and development of solid hydrogen storage materials[J]．Petroleum and New Energy，2022，34(5)：14-20．
30	俞红梅，邵志刚，侯明，等．电解水制氢技术研究进展与发展建议[J]．中国工程科学，2021，23(2)：146-152． doi:10.15302/j-sscae-2021.02.020
	YU H M， SHAO Z G， HOU M，et al ．Research progress and development suggestions of hydrogen production technology from electrolytic water[J]．China Engineering Science， 2021，23(2)：146-152． doi:10.15302/j-sscae-2021.02.020
31	苗安康，袁越，吴涵，等．“双碳”目标下绿色氢能技术发展现状与趋势研究[J]．分布式能源，2021，6(4)：15-24．
	MIAO A K， YUAN Y， WU H，et al ．Research on development status and trend of green hydrogen energy technologies under targets of carbon peak and carbon neutrality[J]．Distributed Energy，2021，6(4)：15-24．
32	李海波，潘志明，黄耀文．浅析氢燃料燃气轮机发电的应用前景[J]．电力设备管理，2020(8)：94-96．
	LI H B， PAN Z M， HUANG Y W ．Application prospect of hydrogen fuel gas turbine power generation [J]．Power Equipment Management，2020(8)：94-96．
33	ZHANG T， WANG P Q， CHEN H C，et al ．A review of automotive proton exchange membrane fuel cell degradation under start-stop operating condition [J]．Applied Energy，2018，223(1)：249-262． doi:10.1016/j.apenergy.2018.04.049
34	WILAILAK S， YANG J H， HEO C G，et al ．Thermo-economic analysis of phosphoric acid fuel-cell (PAFC) integrated with organic ranking cycle (ORC)[J]．Energy，2021，220(1)：119744． doi:10.1016/j.energy.2020.119744
35	ITO H ．Economic and environmental assessment of phosphoric acid fuel cell-based combined heat and power system for an apartment complex[J]．International Journal of Hydrogen Energy，2017，42(23)：15449-15463． doi:10.1016/j.ijhydene.2017.05.038
36	SONG R H， KIM C S， SHIN D R ．Effects of flow rate and starvation of reactant gases on the performance of phosphoric acid fuel cells[J]．Journal of Power Sources，2000，86(1/2)：289-293． doi:10.1016/s0378-7753(99)00450-4
37	DHEENADAYALAN S， SONG R H， SHIN D R ．Characterization and performance analysis of silicon carbide electrolyte matrix of phosphoric acid fuel cell prepared by ball-milling method[J]．Journal of Power Sources，2002，107(1)：98-102． doi:10.1016/s0378-7753(01)00991-0
38	NEERGAT M， SHUKLA A K ．A high-performance phosphoric acid fuel cell[J]．Journal of Power Sources，2001，102(1/2)：317-321． doi:10.1016/s0378-7753(01)00766-2
39	SEO S J， JOH H I， KIM H T，et al ．Properties of Pt/ C catalyst modified by chemical vapour deposition of Cr as a cathode of phosphoric acid fuel cell[J]．Electrochim Acta，2006，52(4)：1676-1682． doi:10.1016/j.electacta.2006.03.104
40	曹殿学，王贵领，吕艳卓．燃料电池系统[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2009：204-224．
	CAO D X， WANG G L， LÜ Y Z ．Fuel cell system[M]．Beijing：Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press，2009：204-224．
41	王涵多，刘江，丁姣．挤出成型法制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池[J]．硅酸盐学报，2011，39(7)：1140-1144．
	WANG H D， LIU J， DING J ．Preparation of anode-supported solid oxide fuel cells by extrusion molding [J]．Silicate Journal，2011，39(7)：1140-1144．
42	彭苏萍，韩敏芳，杨翠柏，等．固体氧化物燃料电池[J]．物理，2004，33(2)：90-94． doi:10.3321/j.issn:0379-4148.2004.02.003
	PENG S P， HAN M F， YANG C B，et al ．Solid oxide fuel cell[J]．Physics，2004，33(2)：90-94． doi:10.3321/j.issn:0379-4148.2004.02.003
43	迟克彬，张凤华．固体氧化物燃料电池研究进展[J]．天然气化工：C1 化学与化工，2002，27(4)：37-44． doi:10.3969/j.issn.1001-9219.2002.04.011
	CHI K B， ZHANG F H ．Research progress of solid oxide fuel cells[J]．Natural Gas Chemical Industry：C1 Chemistry and Chemical Industry，2002，27(4)：37-44． doi:10.3969/j.issn.1001-9219.2002.04.011
44	于兴文，黄学杰，陈立泉．固体氧化物燃料电池研究进展[J]．电池，2002，32(2)：110-112． doi:10.3969/j.issn.1001-1579.2002.02.019
	YU X W， HUANG X J， CHEN L Q ．Research progress of solid oxide fuel cells[J]．Battery，2002，32(2)：110-112． doi:10.3969/j.issn.1001-1579.2002.02.019
45	辛显双，朱庆山，刘岩．固体氧化物燃料电池 (SOFC)合金连接体耐高温氧化导电防护涂层[J]．表面技术，2019，48(1)：22-29．
	XIN X S， ZHU Q S， LIU Y ．Conductive protective coating with heat oxygen-resistance for solid oxide fuel cell (SOFC) alloy interconnect[J]．Surface Technology，2019，48(1)：22-29．
46	张勋奎．以新能源为主体的新型电力系统发展路线图[J]．分布式能源，2021，6(6)：1-8．
	ZHANG X K ．New power system development roadmap with new energy as the main body[J]．Distributed Energy，2021，6(6)：1-8．
47	严思韵，王晨，周登极．含氢能气网掺混输运的综合能源系统优化研究[J]．电力工程技术，2021，40(1)：10-16． doi:10.12158/j.2096-3203.2021.01.002
	YAN S Y， WANG C， ZHOU D J ．Optimization of integrated electricity and gas system considering hydrogen-natural-gas mixture transportation[J]．Electric Power Engineering Technology，2021，40(1)：10-16． doi:10.12158/j.2096-3203.2021.01.002
48	李荦一，韩莹，李奇，等．计及效率特性的电-氢混合储能直流微网经济下垂控制策略[J]．电力系统保护与控制，2022，50(7)：69-80．
	LI L Y， HAN Y， LI Q，et al ．Economic droop control strategy of a hybrid electric-hydrogen DC microgrid considering efficiency characteristics[J]．Power System Protection and Control，2022，50(7)：69-80．
49	吴景霞，索金琳．基于改进DEC算法的风光氢系统容量配置[J]．电网与清洁能源，2022，38(11)：98-106． doi:10.3969/j.issn.1674-3814.2022.11.012
	WU J X， SUO J L ．Capacity configuration of wind-solar combined power generation system coupled with hydrogen energy storage based on improved DEC algorithm[J]．Power System and Clean Energy，2022，38(11)：98-106． doi:10.3969/j.issn.1674-3814.2022.11.012
50	杨馥源，田雪沁，徐彤，等．面向碳中和电力系统转型的电氢枢纽灵活性应用[J]．电力建设，2021，42(8)：110-117． doi:10.12204/j.issn.1000-7229.2021.08.013
	YANG F Y， TIAN X Q， XU T，et al ．Flexibility of electro-hydrogen hub for power system transformation under the goal of carbon neutrality[J]．Electric Power Construction，2021，42(8)：110-117． doi:10.12204/j.issn.1000-7229.2021.08.013
51	刘海涛，朱海南，李丰硕，等．计及碳成本的电-气-热-氢综合能源系统经济运行策略[J]．电力建设，2021，42(12)：21-29． doi:10.12204/j.issn.1000-7229.2021.12.003
	LIU H T， ZHU H N， LI F S，et al ．Economic operation strategy of electric-gas-heat-hydrogen integrated energy system considering carbon cost[J]．Electric Power Construction，2021，42(12)：21-29． doi:10.12204/j.issn.1000-7229.2021.12.003
52	MEHRENJANI J R， GHAREHGHANI A， NASRABADI A M，et al ．Design，modeling and optimization of a renewable-based system for power generation and hydrogen production[J]．International Journal of Hydrogen Energy，2022，47(31)：14225-14242． doi:10.1016/j.ijhydene.2022.02.148
53	NASSER M， MEGAHED T F， OOKAWARA S，et al ．Techno-economic assessment of clean hydrogen production and storage using hybrid renewable energy system of PV/wind under different climatic conditions[J]．Sustainable Energy Technologies and Assessments， 2022，52：1-14． doi:10.1016/j.seta.2022.102195
54	陈宇，赵彦旻，曹吉领，等．氢电耦合在高弹性电网中的应用场景及投资收益分析[J]．能源工程，2022，42(3)：88-92． doi:10.3969/j.issn.1004-3950.2022.3.nygc202203015
	CHEN Y， ZHAO Y M， CAO J L，et al ．Application scenarios and return on investment analysis of hydrogen-electric coupling in highly elastic power grids[J]．Energy Engineering，2022，42(3)：88-92． doi:10.3969/j.issn.1004-3950.2022.3.nygc202203015
55	郭建华．含电—氢混合储能的电力系统优化运行[D]．大连：大连理工大学，2022．
	GUO J H ．Optimal operation of power system with hybrid energy storage containing electricity and hydrogen[D]．Dalian：Dalian University of Technology，2022．
56	王振华，王丽，邹业成，等．氢能的应用现状及展望[J]．中国氯碱，2021(11)：40-47． doi:10.3969/j.issn.1009-1785.2021.11.012
	WANG Z H， WANG L， ZOU Y C，et al ．Present situation and prospect of hydrogen energy application[J]．China Chlor-Alkali，2021(11)：40-47． doi:10.3969/j.issn.1009-1785.2021.11.012
57	曾升，李进，王鑫，等．中国氢能利用技术进展及前景展望[J]．电源技术，2022，46(7)：716-722． doi:10.3969/j.issn.1002-087X.2022.07.005
	ZENG S， LI J， WANG X，et al ．Progress and prospect of hydrogen energy utilization technology in China[J]．Chinese Journal of Power Sources，2022，46(7)：716-722． doi:10.3969/j.issn.1002-087X.2022.07.005
58	魏莉莉．炼油厂氢气系统稳定性的研究[D]．杭州：浙江大学，2018．
	WEI L L ．Study on the stability of hydrogen system in refinery[D]．Hangzhou：Zhejiang University，2018．
59	朱美倩．炼厂气组合分离工艺设计与氢气系统优化[D]．北京：中国石油大学，2019．
	ZHU M Q ．Design of refinery gas combined separation process and optimization of hydrogen system[D]．Beijing：China University of Petroleum，2019．
60	袁铁江，计力，田雪沁，等．考虑燃料电池汽车加氢负荷的电-氢系统协同优化运行[J]．电力系统自动化，2023，47(5)：16-25．
	YUAN T J， JI L， TIAN X Q，et al ．Cooperative optimal operation of electricity hydrogen system considering hydrogen refueling load of fuel cell vehicles[J]．Automation of Electric Power Systems，2023，47(5)：16-25．
61	马志超，冯浩，闫云东．加氢站供氢模式的选择及制氢技术的研究现状分析[J]．广州化工，2019，47(16)：132-134．
	MA Z C， FENG H， YAN Y D ．Selection of hydrogen supply mode for hydrogen refueling station and analysis of research status of hydrogen production technology[J]．Guangzhou Chemical Industry，2019，47(16)：132-134．
62	李佳琪，徐潇源，严正．大规模新能源汽车接入背景下的电氢能源与交通系统耦合研究综述[J]．上海交通大学学报，2022，56(3)：253-266．
	LI J Q， XU X Y， YAN Z ．Overview of research on coupling of electric hydrogen energy and transportation system under the background of large-scale new energy vehicle access[J]．Journal of Shanghai Jiaotong University，2022，56(3)：253-266．
63	刘玮，万燕鸣，熊亚林，等．“双碳”目标下我国低碳清洁氢能进展与展望[J]．储能科学与技术，2022，11(2)：635-642．
	LIU W， WAN Y M， XIONG Y L，et al ．Outlook of low-carbon and clean hydrogen in China under the goal of “carbon peak and neutrality”[J]．Energy Storage Science and Technology，2022，11(2)：635-642．
64	蒋东方，贾跃龙，鲁强，等．氢能在综合能源系统中的应用前景[J]．中国电力，2020，53(5)：135-142．
	JIANG D F， JIA Y L， LU Q，et al ．Application prospect of hydrogen energy in integrated energy systems[J]．Electric Power，2020，53(5)：135-142．
65	FARSI A， ROSEN M A ．Performance analysis of a hybrid aircraft propulsion system using solid oxide fuel cell，lithium ion battery and gas turbine[J]．Applied Energy，2023，329：120280． doi:10.1016/j.apenergy.2022.120280
66	曲小．欧洲加速氢能飞机研发与布局[J]．大飞机，2022(5)：38-41． doi:10.3969/j.issn.2095-3399.2022.05.011
	QU X ．Europe accelerates the development and layout of hydrogen powered aircraft[J]．Large Aircraft，2022(5)：38-41． doi:10.3969/j.issn.2095-3399.2022.05.011
67	张玮斌，余雪薇，把昕桐．氢能建筑推进中若干问题的思考[J]．建筑设计管理，2021，38(9)：8-15． doi:10.3969/j.issn.1673-1093.2021.09.001
	ZHANG W B， YU X W， BA X T ．Consideration of some problems in the promotion of hydrogen energy buildings[J]．Architectural Design Management，2021，38(9)：8-15． doi:10.3969/j.issn.1673-1093.2021.09.001
68	吴德敏．氢能助力建筑碳减排途径与前景初探[J]．建设科技，2022(19)：27-31．
	WU D M ．Preliminary study on the approaches and prospects of hydrogen energy assisting building carbon emission reduction[J]．Construction Technology，2022(19)：27-31．
69	DENG S， WANG R Z， DAI Y J ．How to evaluate performance of net zero energy building：a literature research[J]．Energy，2014(71)：1-16． doi:10.1016/j.energy.2014.05.007
70	LU Y H， WANG S W， SHAN K ．Design optimization and optimal control of grid-connected and standalone nearly/net zero energy buildings[J]．Applied Energy，2015(155)：463-477． doi:10.1016/j.apenergy.2015.06.007
71	袁铁江，高玲玉，谢永胜，等．基于氢能的风-火耦合多能系统设计与综合评估[J]．电力自动化设备，2021，41(10)：227-233．
	YUAN T J， GAO L Y， XIE Y S，et al ．Design and comprehensive evaluation of wind fire coupling multi energy system based on hydrogen energy[J]．Electric Power Automation Equipment，2021，41(10)：227-233．

参数	电解槽类型
参数	AEC	SOEC	PEMEC
电解质	20%~30%NaOH或KOH	Y₂O₃/Z_rO₂	常用Nafion
工作温度/℃	60~140	700~900	<100
电堆效率/%	62	96	68
系统效率/%	58	89	63
成本/ (欧元/kg)	6.50	11.2	11.0
气压/MPa	3~4	1.5~5.0	5~10
电流密度/ (A/cm²)	<0.45	0.8~1.2	0.2~1.5

参数	电解槽类型
参数	AEC	SOEC	PEMEC
电解质	20%~30%NaOH或KOH	Y₂O₃/Z_rO₂	常用Nafion
工作温度/℃	60~140	700~900	<100
电堆效率/%	62	96	68
系统效率/%	58	89	63
成本/ (欧元/kg)	6.50	11.2	11.0
气压/MPa	3~4	1.5~5.0	5~10
电流密度/ (A/cm²)	<0.45	0.8~1.2	0.2~1.5

储氢方式	成本	质量储氢密度/%	优缺点及性能	技术现状	关键技术问题
高压气态	低	<5.7	优点：充放氢速率可调。缺点：储氢密度低，对容器耐压性要求高	技术成熟	进一步提升储氢密度，降低成本
低温液态	高	5.1~7.4	优点：储氢密度高、液氢纯度高。缺点：液化能耗高、耐热性要求高	起步阶段	降低液化能耗，减少气化氢气损失
固体吸附	中	4.5~18.5	优点：安全性高、储存压力低。缺点：材料贵，存储、释放条件苛刻	研发阶段	提高吸附能力，解决储氢材料易粉化问题
LOHC	高	<6.23	优点：储氢密度高、储运安全度高。缺点：操作复杂，储、放条件苛刻	研发阶段	降低成本，简化复杂的化学反应过程

储氢方式	成本	质量储氢密度/%	优缺点及性能	技术现状	关键技术问题
高压气态	低	<5.7	优点：充放氢速率可调。缺点：储氢密度低，对容器耐压性要求高	技术成熟	进一步提升储氢密度，降低成本
低温液态	高	5.1~7.4	优点：储氢密度高、液氢纯度高。缺点：液化能耗高、耐热性要求高	起步阶段	降低液化能耗，减少气化氢气损失
固体吸附	中	4.5~18.5	优点：安全性高、储存压力低。缺点：材料贵，存储、释放条件苛刻	研发阶段	提高吸附能力，解决储氢材料易粉化问题
LOHC	高	<6.23	优点：储氢密度高、储运安全度高。缺点：操作复杂，储、放条件苛刻	研发阶段	降低成本，简化复杂的化学反应过程

运氢方式		运输量	优缺点及性能	应用情况
高压气态储氢	长管拖车	250~480 kg/车	技术成熟，运输量小，适用于短距离运输	广泛用于商品氢运输
	集装格	5~10 kg/格	技术成熟，运输量小，适用于短距离运输	广泛用于商品氢运输
	管网	310~8 900 kg/h	一次性投资高，管道材质要求高，运输效率高，适合长距离运输	主要用于化工厂，小规模发展阶段，未普及
低温液态储氢	槽车	360~4 300 kg/车	液化氢成本和能耗高，设备要求高，适合中远距离运输	国外应用广泛，国内仍仅用于航天及军事领域
低温液态储氢	液氢槽罐车	2 600 kg/车	运输量较大，难以保证释放氢气纯度，充放氢气的设备要求高	试验阶段，较少应用
固体吸附储氢	金属罐车	24 000 kg/车	运输容易，不存在逃逸问题，运输能量密度较低	试验阶段，少量用于燃料电池