引言
随着经济社会的发展，传统能源的大规模利用导致了动植物的生态环境遭到了大量的破坏，全球气候变化成了当今社会急需解决的难题之一，如何解决此类问题，如何加快能源结构转型是全球各国所面临的同一个难题，发展清洁能源成为了未来发展的大趋势[1]。氢能是清洁能源之一，从氢能的开发到利用不会产生污染，实现了零排放。与此同时，氢能的燃烧效率高，能量巨大，在未来能源的选择中具有很高的地位[2]。
发展氢能已经被一些发达国家列入未来发展规划中。2002年美国相关部门颁发了《国家氢能路线图》，对制氢、储氢和用氢做出了详细的阐述。至今，美国已经颁布了一系列的法律法规，将化石燃料向清洁能源转型。我国在氢能的发展道路上还需要不断探索。从我国能源结构的发展趋势上来看，风电，光伏发电在能源结构所占的比例越来越大，可再生能源与氢能的混合使用是未来能源转型的主要发展方向。
表1我国部分制氢项目
随着我国能源结构的调整以及一大批氢能项目的落地，氢能的技术不断提高，氢能产业自身不断完善，氢能相关产业已经进入产业化阶段，氢能市场潜力巨大。
1. 制氢关键技术研究
1.1制氢原料
目前，由于化石能源和化工原料制氢成本低，仍然是主流的制氢技术。此外，天然气制氢由于效率高，污染低也有相当大的利润空间。电解水制氢由于技术比较成熟，也是制氢技术一大热点。
由于我国可再生能源的大力发展，一些地区出现了弃风弃光现象，如果将其所发电力应用于电解水制氢，那么经济型便会非常可观，长远来看，采用可再生能源进行电解水制氢是未来制氢的主流选择。
1.2制氢技术
目前的制氢方式比较成熟的制氢技术主要有化石燃料制氢、高温分解制氢和电解水制氢。光解水和生物质气化制氢等技术路线仍不成熟，相关难点尚未突破，不能满足当前制氢技术的需求。
（1）化石燃料制氢包括石油、天然气和水煤气法制氢等，成本较低。我国大部分的氢气都是由化石燃料制造，但是在制氢过程中会产生大量的碳排放，如何协同二者的关系，是需要解决的首要问题。
在大型制氢产业中，主要使用天然气重整制氢和高温裂解制氢。天然气制氢不需要运输，但是成本较高，因此适合大规模的氢气生产。通常来说，当生产规模达到5000m3/h 及以上时，制氢方式使用天然气制氢可以省下大量成本，由于天然气制氢消耗的原材料主要为天然气，而我国天然气储量较少，因此天然气的价格与所制氢气的价格息息相关，这一因素对天然气制氢的生产起到了制约。工业化制氢还可以选择煤气化制氢。该方法主要是将煤炭转化为气，是目前制氢方式中成本最低的。
（2）工业副产物制氢。主要是通过回收工业生产过程中产生的副氢产物来制取氢气，这种方法主要利用了工业副产物，技术较为成为，成本较低。
（3）电解水制氢。作为最传统的制氢方法，该方法制氢过程中产生的污染物少、技术简单成熟、生产过程较为安全，但是，在制氢的过程中所使用的电量小号巨大，此方法的经济效益不高。随着我国可再生能源的装机容量大幅增加，一些地区出现了大量的弃风、弃光现象，
如果可以将二者利用起来作为电解水制氢的主要电力来源，经济效益将会大大提高，同时成为解决电力消纳、削峰填谷的主要技术模式。
2. 氢能的发展
针对我国能源结构模式和可持续发展趋势，结合氢能产业技术发展的突破，本文提出了氢能制备和利用的技术途径。
可再生能源作为电力来源进行电解水制氢，如风电，光伏等，不仅可以解决大量的弃风，弃光现象，提高电力行业的消纳问题，还可以解决传统化石能源制氢过程中产生的污染物较多这一问题，多种能源互相协同，是未来氢能行业的研究热门。
（1）可再生能源电解水制氢。电解水制氢的电力成本占总成本的70%，若把可再生能源利用起来，将制氢成本控制在1.5元/m3那么就具备了与传统化石燃料制氢的竞争条件。
（2）风电，光伏离网制氢。部分地区新能源发电并网困难，但是新能源丰富，例如“三北”地区，这些地区拥有大量的能源，产生的电力却不能充分利用，造成了大量的消纳问题，对于这些地区，可以采用离网制氢的技术路线，可以节省并网成本，同时，此模式制氢可以将制氢成本压缩，将成本控制在2-3元/m3以内，随着我国能源低碳化，清洁化的要求越来越高，此方法具有很好的应用空间。
新能源制氢技术的难题主要是运输和应用，可以使用以下方法解决此类问题：
（1）燃料电池发电。采用气态储氢的形式暂时 将氢气 缓 冲 存 储 起 来，然 后 利 用 燃 料 电 池 进 行 发 电，可大幅度提高风／光电跟踪计划的准确性，实现 电网－氢储能综合最优利用，提升供电品质。
（2）加氢站。类似于加油站，将氢气出售给加氢站，作为燃料电池汽车的补给。
（3）用二氧化碳经氢加热制成甲醇。当新能源发电厂所在地区,交通不便时,可以在其周边建立一种二氧化碳和氢加工制成的甲醇运输装置,氢气在运输过程中对安全性的技术要求特别高,将其转换成较为安全的氢加工二氧化碳和氢加工甲醇进行运输,可有效地降低空气中二氧化碳浓度,同时也获得更好的能源发电载体甲醇。
（4）天然气混合氢气。新能源设备制取的氢气不利于道路运输，但是附近有天然气管道时，可以将天然气和氢气混合运输，此方法可以提高天然气的燃烧效率，同时，在燃烧过程中减少了碳排放，污染物较少。研究发现，当天然气和氢气的混合比例在23%以内时，混合气体不会对天然气管道和燃烧效率产生不利影响。在国外，此技术已经得到了广泛应用，我国尚处于试验阶段。
3. 结论
氢能是一种新的能源形式，我国的可再生能源的利用率逐渐上升，但是在广阔的西北地区仍存在大量的可再生电力产而不用，弃风，弃光的比例并不低，可再生能源发电的发展速度和电网建设速度并不匹配，电力消纳问题不容忽视，因此，将多余的电力用来电解水制氢是解决电力消纳问题地有效手段。在实际应用中，通过与风光等可再生能源进行结合，并与燃料电池结合用来发电，以此形成的能源网络群，可以有效加快我国能源结构转型。
参考文献：
[1]以互联网思维审视和改变传统电力系统[J]. 周孝信. 电气应用. 2019(07)
[2]能源互联网推动下的氢能发展[J]. 曹军文、郑云、张文强、于波.清华大学学报(自然科学版). 2020(03)
