觀察丨枯竭油氣藏變身“儲氫寶盒” 解鎖大規模地下儲氫新路徑
來源：中國電力報 時間：2025-05-07 17:23
中國電力報記者 趙悅婧
隨著氫能地位的提高及制氫技術的發展，大規模、長周期儲氫的重要性日益凸顯。
作為油氣勘探開發的“退役陣地”，枯竭油氣藏因結構完整、密封性強，天然適配氫氣存儲，且可直接復用原有基礎設施，大幅降低建設成本。同時，其地理位置多靠近現有能源產業鏈，便于氫氣運輸與消納，兼具環保與經濟性，正成為我國破解大規模儲氫難題的重要方向。
地下儲氫面臨多重技術挑戰
被譽為“21世紀終極能源”的氫能，其重要性不言而喻。
“根據今年最新的數據，我國氫產量中超過90%都是灰氫。”據中國科學院武漢巖土力學研究所研究員王同濤介紹，其團隊在調研中發現，近50%的灰氫沒有得到有效利用。
“就像火炬塔點了天燈，有的甚至排到上空變成溫室氣體。重要原因是缺乏大規模的儲運設施，無法實現互聯互通，同時沒有合適的消納路徑，導致重要的資源和能源浪費。”王同濤說。
國內外研究成果表明，地質儲氫是大規模、安全、經濟的儲氫方式。地下儲氫庫起源于20世紀70年代，是一種利用天然或人工構造空間儲存氫氣的地下設施，主要分為三類，鹽穴、含水層和枯竭油氣藏儲氫庫。
枯竭油氣藏是指已采盡原有油氣資源的地下儲層。這類儲氫庫利用現有的地下空間和地層壓力差，具有容積大、密封性好、分布廣等優點，同時可大量利用現有地面地下設施，降低前期建設成本。
盡管這一技術路徑具備天然優勢，但實際操作中仍存在技術難題。
比如，“儲能地質體多尺度漸進破壞表征難。”據王同濤介紹，與傳統單向開采的油氣藏不同，地下儲能過程涉及多相流體的動態注采，且注采模式需適配管網調度、消費需求及貿易采購等，具有強隨機性。此外，儲能地質體物性復雜，有多孔介質的，也有鹽巖結構的，如何對它的破壞進行預測、預防，以確保地下儲能庫的運行安全，這是在理論機理上的第一個挑戰。
再如，“在地質儲氫中，其力學、化學、生物學的作用機制是什么有待攻克。”王同濤解釋，2025年1月1日正式施行的《中華人民共和國能源法》首次將氫能納入能源管理體系，標志著氫能從“危險化學品”到“能源”的身份轉型。但受限于此前氫能作為危化品的管理限制，關鍵試驗裝置缺失，現場中試難以開展，長期缺乏實際數據積累。
“在地下儲氫就像把氫氣放入一個神秘的‘黑匣子’，‘黑匣子’內的壓力變化、化學反應、微生物活動都會影響氫氣的安全和數量，但目前尚未得知這三個‘機關’是如何聯動的。”這是專家學者的同識。
“同時我們通過調研發現，氫氣本身活性也很強，在元素周期表里面是排在第一位的，所以耗氫的機理機制目前也尚不清晰。”王同濤說。
枯竭油氣藏儲氫具備資源優勢
油田擁有枯竭氣田，這是建設地下儲氫庫的資源優勢。“利用枯竭油氣藏現有的地下空間和地層壓力差，具有容積大、數量多、地質認識程度高、密封性好、分布廣等優點。”中國工程院外籍院士陳掌星表示，枯竭油氣藏是極具潛力的地下儲氫的地質結構。
首先是庫容大、可承高壓。記者在第八屆中國國際管道會議主旨論壇中了解到，經過數百萬年形成的儲層，如疏松多孔的砂巖或具有層狀結構的頁巖，天生具備強大的氣體容納能力；而上方致密的蓋層，如鹽巖、泥頁巖十分堅固，能夠承受數十兆帕的壓力，阻止氣體泄漏。這種“儲層+蓋層”的黃金組合，可為氫氣量身定制的地下容器。
其次是區域協同效應。《中國氫能發展報告（2025）》（以下簡稱《報告》）顯示，2024年，三北地區占全國氫氣產量超50%，內蒙古、山西、陜西、寧夏等地區氫氣產量均排名靠前。
同時，《報告》披露，截至2024年底，全國各地累計規劃建設可再生能源電解水制氫項目超600個，主要分布在西北和華北地區，合計占全國已建成產能近90%。
“枯竭油藏群恰好位于風光資源富集區與高耗能工業帶的交匯地帶。”業內專家認為，地理上的天然適配，正在催生“可再生能源制氫—枯竭油藏儲氫—工業用氫”的閉環生態。
此外，油氣開采過程中積累的工程技術，也為儲氫提供了現成的解決方案。
但據IEA的統計，全球有50%的儲氫項目處于概念論證階段，少數處于試驗和運營階段。
不過據記者了解，針對枯竭油氣藏的微生物、耗氫反應機制及調控方法，楊春和院士團隊已與清華大學聯合展開相關研究，分布式儲氫關鍵技術突破研究工作也已展開。
“氫氣進萬家，實現氫能社會，這不是童話故事。”楊春和院士說。
責任編輯：沈馨蕊
