巴西电力系统中氢能存储的应用影响：与其他经济体的关键差异

巴西电力系统面临干旱频发和可再生能源间歇性并网的挑战，氢能(H2 )存储成为提升能源安全的关键选项。研究通过Primary Energy Factor (PEF)、Carbon Intensity (CI)和Land Use Intensity of Energy (LUIE)指标，量化了2009-2031年巴西氢能链的能效与环境影响，发现其PEF(5.20 MWhp /MWhe )虽因转换损耗上升，但仍优于美(6.51)、中(6.77)等国，凸显水电主导的低碳优势，为季节性储能提供科学依据。

　　

巴西以水电为核心的电力系统正面临前所未有的挑战。气候变化导致干旱频发，传统水电的占比从2009年的85%持续下滑，而风电、光伏等间歇性可再生能源的快速扩张（2023年装机超66 GW）虽缓解了碳排放压力，却加剧了电网稳定性问题。如何平衡低碳目标与能源安全？氢能(H₂
)存储因其长周期储能潜力被寄予厚望，但其在热带国家的实际效益仍缺乏系统评估。

来自巴西国家科学技术发展委员会(CNPq)资助的研究团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表论文，首次通过Primary Energy Factor (PEF)、Carbon Intensity (CI)和Land Use Intensity of Energy (LUIE)三项核心指标，量化分析了2009-2031年巴西氢能存储链的全生命周期影响。研究采用技术-物理-替代三重方法论，对比了美、中、印、丹等国的数据，揭示了巴西独特的低碳优势与土地资源约束。

关键方法

1. 构建氢能转换链模型：涵盖电解水制氢、压缩存储、燃料电池发电全流程；
2. 基于IEA数据计算PEF（反映一次能源投入与电力产出的比值）；
3. 结合巴西能源矩阵特征，量化CI（单位发电量碳排放）和LUIE（单位能源用地需求）；
4. 采用历史数据（2009/2014/2022）与2031年情景预测相结合的分析框架。

巴西情景

• PEF演变：2022年基准PEF为1.57 MWh_p
  /MWh_e
  ，引入氢能链后跃升至5.20，主要源于电解与再发电环节的能效损失。尽管2031年水电占比下降将推高PEF 10%，但仍显著低于美国（6.51）、中国（6.77）等化石能源主导国家。
• 碳减排悖论：巴西2022年CI仅48 gCO₂
  /kWh，但风电、光伏的大规模部署导致LUIE激增，凸显可再生能源与土地资源的矛盾。
• 地理优势：丰沛的水电与风光资源使巴西绿氢（通过可再生能源电解水制备）成本低于北半球国家，但需解决湿热带环境下的存储技术适配性问题。

国际对比
丹麦（PEF 8.03）和印度（8.42）因依赖生物质与煤电位列能效榜末端，而巴西凭借64%的可再生能源占比（2023年数据）在低碳转型中占据先机。研究特别指出，巴西若采用质子交换膜(PEM)电解槽等高效技术，可减少30%的初级能源需求。

结论与意义
该研究证实氢能存储可成为巴西解决季节性电力短缺的关键技术路径，但必须同步优化三点：

1. 技术效率优先：选择电解效率>70%的设备以降低PEF；
2. 土地集约利用：在亚马逊以外区域布局风光-氢能耦合项目；
3. 政策协同：将氢能纳入国家电力安全评估体系。

Fabiana de Marqui Mantovan团队的工作为热带国家氢能发展提供了首个量化模板，其揭示的"高可再生能源占比≠低土地压力"规律，对全球南方国家的能源转型具有警示价值。随着巴西计划2050年将风电装机增至195 GW，这项研究为平衡生态保护与零碳目标提供了关键决策工具。