有效利用氢能是目前解决能源短缺及污染严重问题的有效手段。氢气作为清洁低碳的新能源，能够帮助难以脱碳行业实现碳减排的目标。目前，制氢原料以化石燃料为主，因此带来了制氢成本高、碳排放污染环境等问题。

而制氢过程的必要条件是清洁高效、无污染，制氢原料正在从化石燃料向可再生能源（风能、太阳能、水能等）方向逐渐发展。例如：2019年底在甘肃酒泉开工建设的风、光、水、储多能互补示范基地，该项目的建成不仅能够提高当地的风光消纳问题，还增加了制氢来源的多样性。

可再生能源制氢技术是氢能得到应用和发展的基石；氢能以较低的成本丰富了可再生能源的存储方式，可以帮助可再生能源调节能量波动，促进能源结构多元化并保障能源供应安全。利用可再生能源替代化石燃料的制氢，将是清洁、高效制氢的未来发展趋势。

1 多能互补的高适应性

随着国家在可再生能源制氢产业的政策调整，多能互补协调运营追求利益最大化、效益共赢成为必然。在目前发展较为迅速的清洁可再生能源中，风能、太阳能、水能应用最为广泛。

风能和太阳能分布广、发展潜力大，但是存在能量密度低、稳定性差等问题；水力发电稳定性高，但存在流量小、枯水期等问题。而我国的风-光-水等可再生能源恰好季节互补，夏季太阳能、水能充足，冬季风能充足，正好处于枯水期，因此多能互补协调发电系统是未来的研究重点。

2 电解水制氢的安全性、清洁性及高效性

电解水制氢是电化学制氢技术，主要包括碱性电解制氢、酸性电解制氢、氯碱电解制氢、高温电解制氢及光柱电解水制氢。

离子焦耳膜酸性电解水制氢是氢能燃料电池的逆过程，能量效率可以达到80%～90%，操作过程是酸性和高电压过程，存在器件腐蚀及损害的问题。

目前产业化的制氢是碱性的电解水制氢，其系统损害小、安全性高，效率是30%～40%；其过程是电化学反应，是一个零污染、零排放的过程，产物只有氢气和氧气。

氯碱电解制氢技术中附加一个氯气和氢氧化钠，都是工业中常用的化学物质，离子焦耳膜隔膜的发展，使该技术从各个方面都比较成熟，不会对环境造成污染，符合国家发展纯绿色能源的理念。电解水制氢技术产生氢气效率高、纯度高。此外，整体的反应速度可以通过槽电压进行调节，实现对制氢速率的控制。

3 多能互补电解水制氢技术优势

在制氢产业方面，截至2020年初，全球的氢气产量将近上亿吨，有96%来自于化石燃料，其中48%来自于化石燃料的裂解，30%来自于醇类裂解，18%来自于焦炉气；电解水占比4%左右，占比小的主要原因在于电解水制氢成本很高，是化石燃料的2倍多一些。

电解水制氢技术能够适应风-光-水等可再生能源发电系统不连续、不稳定的供电缺陷，降低电解水制氢成本，延长使用寿命，促进分布式能源经济发展；风-光-水等可再生能源通过制氢、用氢的过程，将能量进行存储、转换，使能量对用户的供应过程变得更加便捷灵活。因此，可再生能源多能互补电解水制氢技术的兴起是必然的，同时也是未来的必由之路。

氢能作为连接可再生能源的纽带，使制氢技术备受关注。借力氢能源，实现多能互补，不仅为氢能制取开辟了更加清洁环保的途径，还提高了能源资源的利用效率。在未来的发展过程中，不断完善制氢技术将会是解决能源问题的终极方案。

本文摘编自2021年第3期《电工技术学报》，论文标题为“可再生能源多能互补制-储-运氢关键技术综述”，作者为李争、张蕊 等。