摘要：发展储能技术改善可再生能源的可调可控特性，是促进可再生能源产业发展的必然选择。

研究背景

近年来，以光伏技术为代表的可再生能源发电技术在提升效率和降低成本等方面取得了显著进步，而且由于太阳能资源的丰富性、广泛性和可预测性等特点，可以预期可再生能源电力必将成为全球能源系统中的关键组成，成为改变全球能源格局的关键力量。

然而，由于太阳能等可再生能源的间歇性和波动性特点，可再生能源电源的输出具有不连续、不稳定和不可控特性，其大规模并网会给电能质量和电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战，成为制约其发展的主要技术障碍。

发展储能技术改善可再生能源的可调可控特性，是促进可再生能源产业发展的必然选择。其中，具有大容量（GW·h级以上）和长周期（小时级以上）特征的储能技术能够为电网提供大时间尺度和大容量的能量缓冲作用，适用于平抑发电功率波动、实现削峰填谷等电力需求，对集中式可再生能源发电的大量消纳和分布式可再生能源发电的大量接入都具有非常重要的意义。

电转甲烷储能技术是通过电解反应将水分解成氧气和氢气，然后将氢气和二氧化碳反应合成甲烷，以化学能形式存储和输运电能的储能技术，其不仅在储能上具有大容量、长周期和低成本等特点，而且可以构建电力系统与燃料系统的互通互联，并且能够促进CO2的循环利用助力减缓气候变化，在未来能源系统中具有大规模应用的潜力。因此，本文系统介绍和分析了电转甲烷储能技术的主要技术环节、存在的关键问题和发展方向，以期凝聚更多发展共识。

2主要内容

利用电能制备碳氢燃料可以通过多条技术路线实现，但比较而言，采用电解水制氢结合CO2加氢的技术路线是目前最具经济和技术可行性的。利用CO2加氢反应可制备多种碳氢燃料，其中CO2加氢制甲烷的催化剂技术发展相对最成熟，由此使电转甲烷储能技术成为目前具有实用潜力的电制碳氢燃料储能技术。

本文全面分析了电转甲烷储能技术所涉及的关键技术环节，包括：电解水制氢技术、CO2加氢甲烷化技术、CO2的来源和捕集技术等的发展现状，并详细介绍了目前国际上电转甲烷储能示范项目的研究进展情况，最后对电转甲烷储能技术的发展趋势进行了展望。

图1 电转甲烷储能技术

图2 现有电转甲烷储能示范项目的分布情况

作者介绍

中国科学院电工研究所多学科交叉中心可再生能源制燃料研究团队于2017年组建，主要研究方向为利用太阳能集热、可再生能源电力等方式开展氢、甲烷和甲醇等燃料化学品的制备，探索新型大规模储能技术。现承担国家重点研发计划、国家自然科学基金等多个项目。

闫存极（1979-），男，副研究员，博士，研究方向为电工条件辅助的可再生能源电力制燃料研究，承担和完成多项国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目。E-mail：yancj@mail.iee.ac.cn。

李鑫（1975-），男，研究员，博士，研究方向为太阳能热发电技术、太阳能中高温热利用、太阳能热化学制备燃料等，承担和完成国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目。E-mail：drlixin@mail.iee.ac.cn。

肖立业（1966-），男，研究员，博士，长期从事电工理论与新技术的研究，主要研究方向为智能电网技术、超导与新材料在电力和能源方面的应用研究。E-mail：xiao@mail.iee.ac.cn。