前言：氢能在中国实现碳中和目标上，凸显出很强的技术优势。其具备有效大规模存储转化可再生能源的能力，可以将风力、太阳能等间歇性的可再生能源转化为稳定可靠的氢能。这一特性显著解决可再生能源发电中存在的波动性问题。其次，氢能作为一种高效的能量载体，可以实现不同产业、区域之间的灵活能量再分配，从而促进能源资源的优化配置与高效利用。同时，氢能可以作为整个能源体系的“缓冲器”，提升系统的弹性与韧性，增强能源供应的安全性与可靠性。

一、碳中和背景下电力行业氢能储运关键技术

（一）存储

高压储氢因其成熟性及广泛应用而占据市场主导地位，尽管该技术的发展取得一系列显著进展，尤其是在储氢能力范围上，然而在诸如储氢效率、成本控制及安全性等方面仍存在一定的瓶颈。

相对于高压储氢技术，固体储氢技术虽然目前仍在研究阶段，但其潜在的发展前景却不容小觑。固体储氢技术利用特定的储氢材料以实现氢气的高密度储存，提供突破高压储氢限制的可能性^[1]。为促进固体储氢技术的商业化，科研人员正在积极研发新型储氢材料，力求提升存储密度。同时，针对更高效的绝热技术与热管理技术的探索也在进行中，以保证固体储氢材料在使用过程中的稳定性。

（二）运输

第一，氢气输送作为传统的氢气运输方式，主要通过长管拖车和管道输送两种形式来实现。在国内市场，长管拖车技术相对成熟，广泛应用于短距离的氢气运输。尤其适合小型和中型的运输需求，方便灵活，易于部署。然而，针对长距离需求，长管拖车所产生的运输成本常常显著上升，进而影响整体经济性。此外，尽管中国在该领域取得一定发展，但与国际先进水平相比，仍存在一定差距，因此需要进一步技术创新升级^[2]。

第二，液氢输送。通过液氢罐车或专用船舶进行，尤其是在日本和美国等国家已有广泛应用。液氢的低温液态状态使其在质量和空间效率上都表现优异，从而大幅降低运输成本并提高运输效率。例如，日本千代田公司在液氢输送技术上取得显著突破，其开发的液相有机氢载体体系为液态有机氢载体的商业化应用奠定基础。通过千代田公司的SPERA技术，全球首个氢供应示范工程的成功实施标志着液态有机氢载体的商业化应用已进入实际阶段，预计到2020年，该工程的液态有机氢载体年产量可达210吨。

第三，固氢输送，展示出巨大的增长潜力。该输送方法利用金属氢化物等储氢材料，将氢气以固态形式储存，再通过驳船或大型槽车等多种运输工具进行输送。这种方法的最大优点在于能有效提高氢气的储存密度，同时也降低运输过程中的安全风险。

二、碳中和背景下电力行业氢能技术要点

（一）氢燃料电池发电

氢能源作为一种环保且高效的能源形式，成为提升电力系统整体性能的关键途径。氢燃料电池技术，作为氢能应用的一个重要分支，利用电化学反应将氢气的化学能直接转变为电能。这种技术具备高效能、环保无污染及低噪音等特性，从而在电力系统中具备广泛的应用潜力。引入氢燃料电池可以显著解决削峰填谷等问题，同时增强电力系统的稳定性。首先，将氢燃料电池与新能源技术相结合可以实现对传统燃煤发电的有效替代，从而降低碳排放，提高发电效率。在新能源发电不足时，氢燃料电池可以提供可靠的电力支持；而在新能源发电过剩时，可以通过储存氢气将多余电能转化为化学能，实现电力的高效存储调节。

（二）氢燃燃气轮机发电

氢燃气轮机的发电技术具有显著的负载响应能力，可以在短时间内迅速适应电力需求的变化。例如，燃气轮机可以在15分钟内迅速从零负载调整到满负载。这种快速调整能力使得氢燃气轮机在应对电力需求波动时具备更高的灵活性。此外，利用氢气储存技术，氢气涡轮与新能源发电的结合可以有效解决新能源发电的间歇性问题，工作流程主要分为几个关键步骤：

（1）压气机启动，吸入空气并进行压缩。这一步骤是燃气轮机发电的核心，为后续燃烧过程提供高压氧气保障。

（2）经过压缩的空气进入燃烧室，在此与喷射的氢气混合，并在高温高压条件下发生燃烧反应。在这一过程中，氢气的化学能转化为高温气体的热能，为后续的动力膨胀提供源源不断的能量。

（3）高温气体被引导至燃气轮机的工作区，推动涡轮叶轮旋转，从而带动发电机运行，将机械能有效转化为电能，最后通过输电线路传送至各类用电负荷以满足需求^[4]。

三、碳中和背景下电力行业氢能技术的发展策略

（一）顶层设计

在我国氢能发展的现阶段，明确其战略地位并加快融入绿色生态体系的生产与消费模式，已成为亟待解决的重要议题。目前，氢能的发展仍受到国家工业规划的碎片化框架的限制，缺乏统一且权威的顶层设计，这无疑制约氢能潜能的全面释放。考虑到氢能所具备的独特优势前景，我国亟须从国家层面出发，重塑氢能的形象，明确其在能源结构转型过程中的核心角色，并推动构建一套绿色、高效且可持续的氢能生产与消费系统。为实现这一目标，首要之务在于设立专门的氢能管理机构，负责统筹全国氢能发展的战略规划。同时，该氢能管理部门的需要设立有助于打破当前体制的制约，且将促进氢能生产与消费模式的创新。在绿色生态的发展理念指导下，管理部门将引导氢能产业向低碳环保、高效的方向迈进，鼓励技术创新与产业升级，推动氢能与传统能源体系的协同发展。 

（二）构建绿色金融低碳创新机制

在我国碳市场的发展历史中，从区域性的初步尝试迈向全国性的统一体系，标志着一个至关重要的转折点。此过程需要宏观层面的总体规划与布局，更需细致入微的实施细节，以保证碳市场的健康与持续繁荣。当前的首要任务是深入研究碳定价机制，其与碳市场的公平性与效率密切相关，也是推动氢能发电市场化定价及补贴政策完善的关键环节。通过建立科学的碳定价，可以有效促进氢能发电与传统能源发电之间的良性竞争，从而加快现有燃气和燃煤电厂向氢能替代的转型。

绿色金融领域，同样亟需深入探索。绿色金融的机制建设作为支持低碳经济发展的关键力量。应当建立一套科学合理的激励约束机制，通过政策引导与市场调节的结合，加大对低碳项目的优惠贷款投放力度。与此同时，应积极探索多元化的融资渠道，为氢能的开发与氢燃料替代工程的改造提供充足的资金支持。此外，绿色金融产品的持续发展完善中，应不断拓展绿色信贷、绿色债券、绿色基金等多样化的金融产品，以满足不同企业在绿色能源发电领域的需求。 

（三）拓展氢能应用场景

在当前全球倡导可持续发展的大背景下，“双碳”目标的提出为能源转型及绿色发展提供明确的方向。发展绿色能源运输示范城市是推动能源革命的重要切入点，也大大激发电力企业的参与积极性。当前，构建全面的绿色能源供给体系被认定为这一进程中的首要任务，通过优化能源结构，不断提升清洁能源的占比，从而为城市的可持续发展打下坚实的基础。为实现上述愿景，必须重点关注氢能发电领域的各个环节。这是因为氢能作为一种理想的清洁高效能源载体，其在电力生产中的应用潜力巨大。因此，寻找符合国家实际情况的各种应用场景显得尤为重要，包括但不限于大规模氢能发电、绿色电力水电制氢、氢能储存和运输，以及替代传统燃油的相关技术。

氢能发电的实际应用中，风电、光伏发电及水电等可再生能源项目所构建的储能系统起到支撑氢能发电的关键作用。这类储能系统的建立，可以有效平衡可再生能源生产过程中的间歇性，同时为氢能发电提供稳定、可靠的能源输入。为此，电力企业需要加大在风能、光伏和水氢储能技术研究方面的投入，探索出技术上可行、经济上合理的储能与氢能发电结合模式。比如，为推动氢能发电的广泛应用，从政策引导和市场机制建设两方面入手。政府应当制定一系列与氢能发电相关的政策，以激励电力企业加大对氢能技术研发投入的力度，进一步促进该领域的技术创新。

结语：目前，碳中和目标实现中，氢能源发展过程中正在经历一系列复杂的挑战，为加快氢能技术的发展，促进能源结构的优化升级，需要企业、政府以及科研单位共同努力，在全球向绿色低碳转型的背景下，推导氢能产业的发展实现可持续发展目标 。
参考文献：
[1]蔡翘楚,刘音,宫攀,等.碳中和背景下电力行业氢能技术的发展研究[J].中国高新科技,2023,(15):76-78.

[2]樊宇航,曾琴,袁满.氢储能系统关键技术及应用分析[J].电气技术与经济,2023,(01):66-68.

[3]许世森,张瑞云,程健,等.电解制氢与高温燃料电池在电力行业的应用与发展[J].中国电机工程学报,2019,39(09):2531-2537.

[4]张春文,曾旻辉,杨波,等.氢能技术在电力行业的应用前景研究[J].科技视界,2015,(36):91-92.