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Academic Research | Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics Makes Progress in Economic Feasibility Study of Large-Scale Underground Hydrogen Storage

2025-08-21 4407 0人评论

氢能是未来全球极具发展潜力的清洁能源，不仅能平抑太阳能和风能等新能源的波动性与间歇性，还能作为大规模储能的载体，已成为国际能源领域的研究热点。储氢是连接氢能上下游产业的重要枢纽，缺乏大规模储氢技术是制约氢能产业高质量发展的瓶颈。小规模和中等规模的氢存储难以满足区域能源调峰、国家战略储备及能源结构转型的需求。盐穴、枯竭气藏和衬砌硐室等地下储氢方式，被视为实现大规模储氢的优良解决方案，已成为国内外储氢领域的研究热点。然而，面向工程决策的系统性经济评估仍相对薄弱，缺乏在统一分析框架下针对不同储氢方案及关键成本影响因素的研究，这些问题限制了技术成果的工程化推广，亟需开展深入研究以支撑地质储氢基础设施的建设与布局。

中国科学院武汉岩土力学研究所杨春和院士团队，开展了大规模地下储氢经济性研究，通过分析盐穴、枯竭气藏和衬砌硐室等三类典型储氢场景下的关键成本因素，构建出面向三类典型场景的全生命周期储氢成本计算模型。研究统筹考虑缓冲气投资、地下工程成本与地面设施成本，并在典型工况下对储氢规模与注采频率进行敏感性分析，以平准化储氢成本（LCOHS）量化不同方案的经济性，进而提出不同地质储氢场景下储氢规模与注采频率的优化建议。论文中提出的储氢成本评估框架，可为与氢能相关的区域能源系统发展、能源资源配置优化及国家能源储备体系完善提供科学支撑。

研究表明，长周期储氢场景下地下储氢技术，相比于地面储氢表现出显著的成本竞争力。研究发现，三类典型地下储氢技术及其经济性特点包括：（1）盐穴储氢具备大规模多循环注采能力，采用天然盐岩封存高纯度氢气，灵活的注采性能使其适用于多种应用场景，随注采频率提高及储氢量增大，其平准化成本显著降低；（2）枯竭气藏更适配季节性与超大规模储氢，采用氢气与天然气混合储存，合理控制注采速度从而确保储层稳定性与密封性是关键，平准化成本保持较低水平；（3）衬砌硐室储氢更适合中等规模与高频循环注采氢场景，可储存高纯度氢气且选址相对灵活，若仅用于季节性存储，其经济性相对受限，但提高注采频率可具备较强竞争力。

研究成果发表于一区TOP期刊《Applied Energy》，通讯作者为施锡林研究员。研究工作得到了国家重点研发计划“地质储氢库适用性及安全关键技术”（2024YFB4007100）、国家自然科学基金优秀青年科学基金（52122403）、中国科学院青年创新促进会优秀会员（Y2023089）等项目资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261925012942

图1 典型的地下储氢技术

图2 存储107kg H2各储氢场景下资本支出成本（CAPEX）组成，其中DGR（depleted gas reservoir）为枯竭气藏；SC（salt cavern）为盐穴；LRC（Lined rock cavern）为衬砌硐室

图3 存储107kg H2各储氢场景下运维成本（OPEX）组成

图4 地面储氢技术与地质储氢经济性对比，其中，High pressure gaseous hydrogen storage 为高压气态储氢技术；Low temperature liquid hydrogen storage 为低温液态储氢技术；Organic liquid hydrogen storage 为有机液态储氢技术；Solid hydrogen storage 为固态储氢技术

图5 各储氢场景下LOCOH随储氢规模变化

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