中國儲能網(wǎng)訊：近年來，中國可再生能源發(fā)電裝機(jī)量增速迅猛，與此同時，用電高峰期時由于氣象因素導(dǎo)致的發(fā)電不足或是用電低谷期大量可再生清潔能源難以有效利用等供需不匹配的矛盾日益凸顯。另一方面，巨大的環(huán)境壓力讓二氧化碳（CO2）減排刻不容緩。Power-to-Gas (PtG)是一項將電能轉(zhuǎn)化為高能量密度的可燃?xì)怏w的化學(xué)儲能技術(shù)，電離產(chǎn)生的氫氣（H2）與捕集的CO2可人工合成甲烷，從而用于再發(fā)電或戰(zhàn)略儲能等以達(dá)到碳中和目的。
中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所研究員李琦團(tuán)隊多年來與德國亥姆霍茲波茨坦地球科學(xué)研究中心(GFZ)教授Michael Kühn團(tuán)隊一直進(jìn)行PtG地質(zhì)儲能技術(shù)合作研究。針對PtG地質(zhì)儲能技術(shù)流程、地質(zhì)儲能模式以及全球示范項目開展了詳細(xì)的調(diào)查研究。就PtG地質(zhì)儲能技術(shù)而言，電離與甲烷化仍是制約系統(tǒng)能效的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。地質(zhì)儲層中的儲能主要分為甲烷與二氧化碳同層存儲與分層存儲。同層存儲中以二氧化碳作為墊層氣存儲甲烷會顯著提升甲烷的采出率，但兩種氣體混合區(qū)域大小的控制與優(yōu)化是需要進(jìn)一步研究的方向。分層存儲避免了混合問題，但該技術(shù)的應(yīng)用有著較為苛刻的地質(zhì)條件要求以及大量甲烷氣體永久存留儲層中無法采出的資源浪費(fèi)問題。當(dāng)前，歐洲各國制定的能源戰(zhàn)略凸顯了PtG技術(shù)的廣闊前景，尤其德國已經(jīng)開展了大量PtG技術(shù)與場地應(yīng)用研究，我國在該領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。基于全球進(jìn)展和中德之間的技術(shù)現(xiàn)狀，雙方團(tuán)隊對該技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、生態(tài)影響、在中國應(yīng)用的機(jī)遇與挑戰(zhàn)以及未來研發(fā)重點(diǎn)等一系列問題做出了詳細(xì)的分析和展望。一系列結(jié)果表明，相較于傳統(tǒng)儲能技術(shù)，PtG地質(zhì)儲能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性具有較強(qiáng)的競爭力。此外，目前我國碳封存（CCS）與天然氣地下儲存的工程示范和現(xiàn)場應(yīng)用也可為該技術(shù)在我國的應(yīng)用提供較強(qiáng)的理論和實踐依據(jù)，但進(jìn)一步的選址、能效、環(huán)境風(fēng)險等一系列技術(shù)挑戰(zhàn)仍有待進(jìn)一步研究。
中德最新一期的合作研究成果已經(jīng)在線發(fā)表于國際工程技術(shù)期刊Renewable & Sustainable Energy Reviews。該研究成果得到中國CDM基金（No. 2013085）和國家留學(xué)基金委（No. 201804910875）的共同資助。
PtG地質(zhì)儲能技術(shù)流程圖
