氢能来源广泛，应用场景丰富，可以实现电网、热力网和油气网的连接和耦合，是未来二次能源系统中电能的重要补充。绿色氢能的开发和利用已成为全球应对气候变化的重要路径和能源改革的重要方向，也将成为全球能源技术和产业竞争的焦点。中国最近公布的氢能产业中长期发展规划（2021-2035年）也明确了可再生能源制氢在能源绿色低碳转型中的战略定位、总体要求和发展目标，将对氢能产业高质量发展发挥重要引领作用。然而，还应认识到，氢能的战略地位和经济合理性主要取决于可再生能源转换过程中大量的长期储能和多样化的最终用途需求，而储氢本身也有明显的技术路线，资源潜力和经济问题。 盐穴是地质储氢的理想选择 氢可以注入盐洞、地下含水层、废弃的油气田、矿山和其他气藏，以实现大规模长期储存。由于氢气是最轻的气体，它很容易扩散，因此氢储能对气密性有极其严格的要求。盐穴具有良好的气密性，盐不会与氢气发生反应，是地质储氢的理想选择。目前，全世界有四个储氢项目正在盐洞中进行，其中三个位于美国墨西哥湾，而废弃油气田的储氢仍处于小型试验阶段。 早在20世纪70年代，美国就开始研究在地下储存氢气的可能性。大型储罐和地质储氢是美国能源部研发项目的重要组成部分。2019年，“先进清洁能源存储”项目在美国犹他州启动。该项目计划于2025年在德尔塔镇附近建造一个大型绿色储氢中心，并将电解水中的氢气储存在100个巨大的地下盐洞中，以平衡季节性能源需求。2020年，美国能源部先后发布了《氢能计划发展计划》和《储能挑战路线图》，地质储氢的识别、评估和论证被确定为主要的技术研发和论证重点。 2020年11月，英国政府推出了一项新计划，即“绿色工业革命十点计划”，希望到2030年实现5千兆瓦的低碳氢化合物生产能力，并制定了《英国氢网络计划》，旨在有效促进英国地下储氢的发展。英国公布了其首个国家氢能战略，盐穴储氢被称为储氢和运输方案。英国地质调查局（BGS）强调了地质学在支持英国长期能源转型方面的重要性，并指出地下储氢是英国实现净零排放的四项技术之一。英国地质调查局（British Geological Survey）进行测试，以调查盐穴的可回收性和安全性。 除了盐洞穴，瑞典发起的地质储氢项目还使用了目前正在建设的洞穴储气设施。澳大利亚和阿根廷在废弃油气田中储存的天然气中混合了10%的氢气。该项目处于测试阶段，尚未发现对储气库和设备的负面影响。此外，德国跨区域南北天然气输送网络的容量比输送容量高出四倍，欧洲的天然气总储存容量可达到年天然气需求的22.8%，而其抽水蓄能潜力仅为年发电量的1.65%，也就是说，欧洲天然气供应网络有足够的能力输送和储存氢气和合成甲烷。 从经济上讲，美国能源部分析了在地下管道、衬砌洞穴和地下盐洞穴中储存氢气的成本。500吨储氢规模的地下管道储氢投资成本为516-817美元/千克，其中管道成本超过60%，剩余40%为管道安装和工程成本，平整储氢成本为1.87-2.39美元/千克；衬砌洞室储氢的投资成本为56-116美元/千克，其中洞室施工、衬砌、压缩机和管道的成本约为80%，水平储氢成本（LCOH）为0.31-0.43美元/千克；地下盐穴储氢的投资成本为35-38美元/千克，其中地下技术成本约为50%，水平储氢成本为0.19-0.27美元/千克。随着各种地质储氢压力的升高，对储氢空间的需求和水平储氢的成本也随之降低。此外，根据彭博新能源的财务分析，盐穴、废弃气田、洞穴和人工容器中标准化氢储存的成本目前为0.19-1.9美元/千克，未来可能降至0.11-1.07美元/千克。 然而，一些研究发现，使用废油气储层或含水层储存氢气可能会与储层中的古生物或矿物组分发生反应，这些组分不仅会消耗部分储存的氢气，还会产生能够堵塞储层孔隙的反应物，这不利于氢的长期储存。根据IEA《能源技术愿景：清洁能源技术指南》，目前废弃油气田储氢的困难包括油气田孔隙容器中可能发生的化学或生物反应、微生物消耗氢气以及硫化氢有毒气体的产生。