通過可再生能源發(fā)電并制取氫氣；將氫氣注入鹽穴、枯竭油氣藏、含水層和襯砌的硬巖洞等地下地質(zhì)構(gòu)造中；實現(xiàn)氫能的儲存；有需要時可將氫氣從地下儲氫場所采出用于燃氣、發(fā)電或其他用途。

 

 

地下儲氫具備經(jīng)濟性優(yōu)勢，僅需較低開發(fā)成本即可實現(xiàn)氫氣的大規(guī)模存儲，是實現(xiàn)氫能大容量長期儲存的有效途徑。

 

 

01鹽穴

 

鹽穴的存儲容量通常較小，但是可在一年時間內(nèi)多輪注入、采出，進而發(fā)揮靈活的跨期調(diào)節(jié)作用。目前包括傳統(tǒng)儲氫鹽穴（見表1）、演示儲氫的鹽穴商業(yè)設(shè)施、現(xiàn)有或退役的天然氣儲存洞穴相鄰的儲氫的鹽洞穴，混合氫合物的天然氣儲存鹽穴（見表2）等。

 

表1傳統(tǒng)鹽穴項目

 

 

表2其他類型項目鹽穴

 

 

國內(nèi)關(guān)于地下鹽穴儲氫的研究還處于起步階段。在我國的江蘇金壇，擁有大規(guī)模的鹽層與鹽穴資源，重慶大學(xué)與巖土所合作進行了相關(guān)研究，該研究結(jié)合以風(fēng)能為代表的可再生能源發(fā)電，將過剩電量進行大規(guī)模存儲。通過對我國江蘇金壇地域的層狀鹽巖進行研究，從地質(zhì)存儲性、穩(wěn)定性、巖洞致密性等方面對其作為UHS潛在選址的可行性進行分析與評估，嘗試發(fā)展可再生能源發(fā)電與地下氫儲能耦合這一技術(shù)路徑。

 

以上例子證明了在鹽穴中儲存氫氣的可行性。然而，合適的鹽洞的可用性是有限的，鹽洞需要在許多領(lǐng)域進行進一步的研究，包括評估鹽穴的完整性。此外，受制于快速循環(huán)，電解產(chǎn)生的氫氣將需要更高的儲存靈活性，這使得鹽穴成為IEA目前所關(guān)注的主要方向。

 

02枯竭的天然氣藏

 

枯竭的天然氣儲層占世界天然氣總儲存容量的76%，氣田體積大于鹽穴，地理分布更廣。

 

項目：目前沒有商業(yè)設(shè)施可以在多孔巖石中儲存純氫。但是，存在氫氣占比超過百分之50的混合天然氣地下儲存項目，以下是相關(guān)的項目信息：

 

表3枯竭天然氣藏項目

 

 

此外，在愛爾蘭，Green Hydrogen Kinsale項目對枯竭氣田的儲氫潛力進行了專有評估。在意大利，Snam進行了一系列測試，確認了在其枯竭的氣田中儲存氫氣的可能性，并評估了100%濃度氫氣儲存影響的測試。

 

然而，氫氣的儲存比天然氣更難，這是因為其具有更高的壓縮系數(shù)、擴散系數(shù)、較低的粘度和反應(yīng)性，所以在儲氫方面的運用仍然具有挑戰(zhàn)。由于氣田的多孔性，枯竭的天然氣田不能提供大規(guī)模的短期靈活性，每年只能運行數(shù)個周期。因此，它們可以在管理供求的季節(jié)性波動和加強供應(yīng)安全方面發(fā)揮重要作用。

 

03含水層

 

含水層約占現(xiàn)有地下天然氣儲存能力的11%。含水層的地質(zhì)類似于枯竭的天然氣田。它們都是多孔沉積巖結(jié)構(gòu)，但含水層含有水而不是天然氣，并且必須覆蓋不可滲透的蓋層巖石將氣體保持在地下。含水層可以通過高壓下注入氣體轉(zhuǎn)化為儲氣，其中水和巖石覆蓋層都作為安全殼。

 

項目：沒有正在運行的商業(yè)含水層儲存氫氣，且含水層中的純氫儲存尚未經(jīng)過測試。但是有一些相類似的項目也值得列出，在20世紀70年代，在Lobodice（捷克共和國），Engelbostel和Ketzin（德國）和Beynes（法國），使用了鹽水含水層來儲存城鎮(zhèn)天然氣。RINGS（向存儲設(shè)施中注入新氣體的研究）項目正在分析向法國teréga含水層中注入的天然氣流中添加氫氣和生物甲烷的影響。

 

與枯竭氣田不同，枯竭氣田因最初充滿氣體而已知是緊密的，含水層并非四面都緊密，需要進行廣泛的地質(zhì)調(diào)查以確定是否存在氣體逸出的隱患。含水層作為天然氣儲存的方案通常需要更多的緩沖氣體，在注入和抽取氣體方面同樣不具備靈活調(diào)節(jié)的作用。

 

04襯砌的硬巖洞

 

襯砌的硬巖洞用于儲存天然氣液體（丙烷，丁烷）和原油，此外，堅硬的巖洞也可以用來儲存氫氣。以下是一些相關(guān)示范項目的信息：