電解水制氫技術可以用來調節電網峰谷變化削峰填谷，維持電網系統穩定。適合小規模分布式發電制氫場景，可以與太陽能、風能等潮汐式發電結合并廣泛應用。未來若能降低成本，電解水制氫技術將成為能源互聯網的殺手級應用。

近日，加拿大氫能企業Hydrogenics宣布將為德國一加氫站提供大規模電解水制氫設備。Hydrogenics的客戶正在德國伍珀塔爾建造一座兆瓦級的加氫站，當地的一家垃圾處理廠為這套電解水制氫設備提供電力，實現廢棄物向清潔能源的轉換。這套制氫系統將在2019年交付，預計日產氫能力超過400千克。

圖 1 Hydrogenics質子交換膜電解水制氫機

來源：公開資料

現有電解水制氫技術主要有堿性水電解、固體氧化物水電解和質子交換膜水電解三種：(1)堿性水電解制氫應用廣泛，但污染環境、效率較低;(2)固體氧化物電解水制氫工作溫度過高，導致電解材料的選擇、密封、運行受限，難以推廣和大范圍應用;(3)質子交換膜水電解制氫設備體積小、效率高，生產的氫氣純度高達99.999%，是最有前景的電解水制氫技術。該技術可以在高壓和高電流密度下工作，在空間受限、電量不穩定的情況下都可以正常運行。但電解水制氫的高成本一直是制約其應用的瓶頸。

從全球范圍看，目前制氫技術應用排名的前三分別是天然氣制氫(占48%)、醇類裂解制氫(占30%)和焦爐煤氣制氫(占8%)。由于資源匱乏、環保要求高，日本主推電解水制氫技術。我國煤炭資源豐富，煤氣化制氫和焦爐氣制氫應用較多，似乎沒有發展電解水制氫技術沒有必要，這樣來看，Hydrogenics的先進PEM制氫技術對國內企業有何意義?

從實際應用場景角度，作者認為PEM制氫技術在產業鏈中位置獨特，不可或缺，值得業內關注技術背后的應用價值：

1、設備簡單、占地面積小，應用條件靈活。電解水技術成熟，制得氫氣純度高以外，應用條件靈活是一大亮點。隨著氫燃料電池汽車的普及，人們對加氫站的需求必將越來越大。常規加氫站和加油站類似，占地面積大，建設成本高;而采用電解水制氫的小微型制氫加氫站體積小，裝運方便(有條件的可以設計成可移動款式)，非常適合在土地有限的大城市、臨時場景、獨立的產業園區中使用。如圖2，本田與2016年推出利用太陽能電解水制氫的小型加氫站，可以為公司內部的氫燃料電池汽車加注氫氣。

圖2 本田智能氫氣站

圖片來源：公開資料

2、在儲能場景中應用前景廣泛。如圖3所示，PEM制氫技術在用電負荷低谷時利用電解水將富余電能轉化為氫氣儲存，在用電高峰時將氫氣用來發電，這一特征能夠保證發電機組功率持續恒定，可以用來調節電網峰谷變化，維持電網系統穩定。

圖3 電解水制氫、氫燃料電池原理

(1)居民小區對于發電機組和儲能裝置有小型化，儲能高適應性，發電穩定性的要求， PEM制氫技術能夠適應風電、光伏發電不連續，不穩定供電缺陷，促進分布式能源經濟發展。

(2)我國水電、風電等可再生資源豐富，部分地區存在棄水電、棄風電的現象，如果將這些棄電用于電解水制氫，可以產生客觀的經濟效應。對比鋰蓄電池系統，氫能源系統有儲能穩定，運輸方便，不衰減的優點，有更好的環境適應性。

圖4 風能分布式發電示例

圖片來源：公開資料

(3)國外產業示范案例。日本、德國已積極布局風電、光伏發電制氫項目;國內也開始利用豐富的水電、風電資源開展制氫項目，見表1。

表1 國內外風、光伏、水電制氫項目

圖片來源：玖牛研究院根據公開資料整理

小結：盡管目前由于水制氫成本較高，并不是我國制氫的主流方式，但隨著構建清潔能源社會的觀念深入人心，各國制氫技術和分布式儲能技術和應用的發展，水制氫成本將大幅下降而變得可以接受(詳見《氫氣制備產業技術經濟分析》)，小型化的PEM制氫技術必有殺手級用武之地。

為助力中國儲能產業發展，同時推動儲能在分布式能源領域的商業化應用，北極星電力網、北極星儲能網聯合中關村儲能產業技術聯盟于2018年10月26日舉辦“2018中國分布式儲能峰會”。