有效利用氫能是目前解決能源短缺及污染嚴重問題的有效手段。氫氣作為清潔低碳的新能源，能夠幫助難以脫碳行業實現碳減排的目標。目前，制氫原料以化石燃料為主，因此帶來了制氫成本高、碳排放污染環境等問題。

而制氫過程的必要條件是清潔高效、無污染，制氫原料正在從化石燃料向可再生能源（風能、太陽能、水能等）方向逐漸發展。例如：2019年底在甘肅酒泉開工建設的風、光、水、儲多能互補示范基地，該項目的建成不僅能夠提高當地的風光消納問題，還增加了制氫來源的多樣性。

可再生能源制氫技術是氫能得到應用和發展的基石；氫能以較低的成本豐富了可再生能源的存儲方式，可以幫助可再生能源調節能量波動，促進能源結構多元化并保障能源供應安全。利用可再生能源替代化石燃料的制氫，將是清潔、高效制氫的未來發展趨勢。

1 多能互補的高適應性

隨著國家在可再生能源制氫產業的政策調整，多能互補協調運營追求利益最大化、效益共贏成為必然。在目前發展較為迅速的清潔可再生能源中，風能、太陽能、水能應用最為廣泛。

風能和太陽能分布廣、發展潛力大，但是存在能量密度低、穩定性差等問題；水力發電穩定性高，但存在流量小、枯水期等問題。而我國的風-光-水等可再生能源恰好季節互補，夏季太陽能、水能充足，冬季風能充足，正好處于枯水期，因此多能互補協調發電系統是未來的研究重點。

2 電解水制氫的安全性、清潔性及高效性

電解水制氫是電化學制氫技術，主要包括堿性電解制氫、酸性電解制氫、氯堿電解制氫、高溫電解制氫及光柱電解水制氫。

離子焦耳膜酸性電解水制氫是氫能燃料電池的逆過程，能量效率可以達到80%～90%，操作過程是酸性和高電壓過程，存在器件腐蝕及損害的問題。

目前產業化的制氫是堿性的電解水制氫，其系統損害小、安全性高，效率是30%～40%；其過程是電化學反應，是一個零污染、零排放的過程，產物只有氫氣和氧氣。

氯堿電解制氫技術中附加一個氯氣和氫氧化鈉，都是工業中常用的化學物質，離子焦耳膜隔膜的發展，使該技術從各個方面都比較成熟，不會對環境造成污染，符合國家發展純綠色能源的理念。電解水制氫技術產生氫氣效率高、純度高。此外，整體的反應速度可以通過槽電壓進行調節，實現對制氫速率的控制。

3 多能互補電解水制氫技術優勢

在制氫產業方面，截至2020年初，全球的氫氣產量將近上億噸，有96%來自于化石燃料，其中48%來自于化石燃料的裂解，30%來自于醇類裂解，18%來自于焦爐氣；電解水占比4%左右，占比小的主要原因在于電解水制氫成本很高，是化石燃料的2倍多一些。

電解水制氫技術能夠適應風-光-水等可再生能源發電系統不連續、不穩定的供電缺陷，降低電解水制氫成本，延長使用壽命，促進分布式能源經濟發展；風-光-水等可再生能源通過制氫、用氫的過程，將能量進行存儲、轉換，使能量對用戶的供應過程變得更加便捷靈活。因此，可再生能源多能互補電解水制氫技術的興起是必然的，同時也是未來的必由之路。

氫能作為連接可再生能源的紐帶，使制氫技術備受關注。借力氫能源，實現多能互補，不僅為氫能制取開辟了更加清潔環保的途徑，還提高了能源資源的利用效率。在未來的發展過程中，不斷完善制氫技術將會是解決能源問題的終極方案。

本文摘編自2021年第3期《電工技術學報》，論文標題為“可再生能源多能互補制-儲-運氫關鍵技術綜述”，作者為李爭、張蕊 等。