利用风光电资源丰富地区过剩电力通过电解水制氢,实现大规模长周期储能 (放电持续时间在20~45h,压缩氢成为储能的最经济选择),在用电高峰或风光电资源不足时,通过大规模氢发动机发电补充电网,实现电力调峰调频作用在氢资源丰富地区,可根据市场需要通过部署单机组或多机组,实现区域模块化应急发电或调峰调频电源场景。区域模块化调峰调频发电主要包括偏远地区和岛屿、工业园区、应急保障用电、军事或科研、城市边缘发电等场景。做为应急保障用电时(如医院、数据中心、灾后应急通信等),通过配套一定规模的氢储能设施 (橇装式高压气态瓶组、小型储罐、固态储氢等方式),借助氢发动机发电机组实现应急保障用电需求。对于区域模块化应急发电或调峰调频电源场景,氢发动机发电和燃料电池发电的优劣势同大规模和长时储能调峰调频发电场景。
在全球能源结构向低碳化转型的大背景下，氢能正逐步成为推动工业绿色发展的重要能源载体。与此同时，在石化、煤化工、氯碱、钢铁等工业生产过程中会产生大量工业副产氢。据行业统计，我国工业副产氢年产量已超过3000万吨，但受制于氢气储运成本高、利用场景有限等因素，仍有相当一部分副产氢未得到有效利用。
氢内燃机技术为工业副产氢的规模化应用提供了一条经济、可行的技术路径。氢内燃机以氢气为燃料，通过燃烧氢气驱动发动机做功，可广泛应用于分布式发电、工业动力系统及备用电源等领域。相比传统化石燃料发动机，氢内燃机燃烧产物主要为水，可实现近零碳排放。同时，氢内燃机继承了传统内燃机成熟的机械结构和制造体系，具备技术成熟度高、系统可靠性强、成本优势明显等特点。对于工业副产氢而言，氢内燃机能够适应不同纯度等级的氢气，通过适当的气体处理即可稳定运行，为工业企业提供稳定的动力或电力来源。因此，在工业园区部署氢内燃机系统，可实现副产氢向电能或动力的高效转化，构建低碳、高效的能源利用模式。
氢内燃机与汽油机、柴油机或天然气发动机一样，仍旧是一种往复活塞式内燃机，与传统燃油发动机有相同的基本机构和系统，仍可沿用传统内燃机的生产体系和使用方式，制造成本低。氢内燃机也有吸气，压缩，做功以及排气四个冲程，仍然是通过缸内燃烧实现热工转换，只是把原来的燃料换成了氢气，也只是燃料不同，应用场景和应用需求没有发生变化！
因为燃烧的燃料不同，氢气与汽油、柴油、天然气的物理化学属性差异较大，导致氢内燃机的进排气、增压、燃烧、控制及排气后处理都有所不同，因此，就像现在区分柴油机、汽油机一样，有理由认为氢内燃机是一种全新的内燃机。氢气与传统柴油、汽油、天然气相比，氢气具有可燃极限范围广、燃烧速度快、压燃温度高、点火能力低、混合气热值高、扩散系数大等优点，氢气是非常优异的内燃机替代燃料！
氢气在缸内燃烧后的主要产物是水，没有了传统化石燃料燃烧所产生的二氧化碳，属于零碳排放动力装备，是当前实现碳中和的重要可选动力装备。但空气中的氧气、氮气在缸内高温作用下会生成氮氧化物，这也是氢内燃机的唯一排放污染物，通过稀薄燃烧、废气再循环或后处理器等技术手段可以控制到ppm级别，可实现近零NOx排放。
| 项目 | 汽油 | 天然气 | 氢气 |
| 理论空燃比（质量比） | 14.7 | 17.25 | 34.38 |
| 理论空燃比（体积比） | 8.586 | 9.52 | 2.38 |
| 密度（kg/m³） | 730a（4.6b） | 0.72 | 0.0838 |
| 滞止空气中的扩散系数（cm²/s） | 0.05 | 0.16 | 0.61 |
| 空气中的自燃温度（K） | 550 | 723 | 858 |
| 空气中的可燃体积分数（％） | 1.4～7.6 | 6.5～17 | 4～75 |
最小点火能量（mJ）b | 0.24 | 0.29 | 0.02 |
绝热火焰温度（K）d | 2580 | 2214 | 2480 |
| 燃烧速度（cm/s） | 38～47 | 34～37 | 270 |
| 低热值（MJ/kg） | 44.5 | 50 | 120 |
混合气燃烧热值（MJ/m3）d | 3.7～3.83 | 3.39 | 3.184 |
辛烷值 | 70～98 | 130 | 130+ |
淬熄距离（mm）c | 2 | 2.1 | 0.64 |
德国宝马（BMW）公司从1978年开始研发以氢气为燃料的内燃机汽车，已研发了六代氢燃料内燃机轿车。2007年完成了全球200万公里的巡回技术展示。德国奔驰公司1978年开发了第1辆氢燃料样车，近几年奔驰公司又将氢燃料项目列入“HY-PASS”课题。2007年欧盟启动了HyICE计划，共有宝马（BMW）、沃尔沃（VOLVO）、福特欧洲中心、格拉兹大学等16家单位参加，旨在开发新一代高热效率低排放氢内燃机，项目最终结论是：氢内燃机是现阶段通向氢能源经济的现实技术途径。2018年4月，英国利物浦集团ULEM Co和Innovate UK合作，成功改装沃尔沃FH16为氢内燃机卡车。
2001年美国福特（Ford）推出了第一辆氢内燃机试验车和多款氢燃料概念车，2007年福特氢燃料V-10发动机正式投产，该6.8L发动机已用于Shutbas示范运行项目。
1990年日本武藏工业大学与日产公司合作研制“武藏8号”液氢内燃机汽车，2006年马自达研制推出了Mazda RX-8氢转子发动机，日本产业技术综合研究所与日本冈山大学、东京都市大学、早稻田大学开发出全球首款能实现高热效率和低NOx排放的火花点火氢燃料发动机，达成了54％的热效率，NOx的排放量达到了20ppm以下，实现近零排放。2018年丰田（TOYOTA）汽车公司发布了一款氢内燃机及未来5年的氢内燃机技术路线图，丰田公司已经开发了多款氢内燃机，有效热效率已经达到46%，接近零排放。预计到2025年，氢内燃机的热效率有希望突破51%，会成为能与燃料电池竞争的动力装置！
2019年德国宝马（BMW）公司原有氢内燃机开发团队组建了KEYOU公司，开发出一款7.8L进气道喷射的增压氢内燃机，热效率可以达到41%，扭矩950N.m。2020年德国博世（BOSCH）先后完成了一个2.0L增压进气道喷射、直接喷射的氢内燃机，升功率接近80kW，热效率超过39%。
2021年，德国MAN公司开始在纽伦堡进行氢内燃机测试，选用了一款16.8L排量的直列6缸柴油机为原型机，提出了氢气低压直喷的均质稀薄燃烧概念，过量空气系数为2.5，氢喷射压力为低压2.2MPa，压缩比为13，氮氧化物排放2g/kWh以下，该款氢内燃机将作为MAN公司氢动力汽车的重要组成部分。
2022年，美国西南研究院（Southwest Research Institute，SwRI）正在探讨清洁汽车技术，以使传统内燃发动机能够高效利用氢燃料。其动力传动组采用不同模拟方法探讨了氢内燃机提高效率的可能性，每一种方法都证明氢内燃机具备达到50%热效率的前景。同时，氮氧化物排放（NOx）达到与燃烧柴油一致的水平，但是没有一氧化碳、碳氢化合物、烟尘或二氧化碳排放。
欧、美、日等发达国家的顶尖汽车公司及零部件制造商，在氢内燃机领域进行了大量的工程开发及示范运行。相比之下，我国氢内燃机的研究开发还处于起步阶段。2007年，重庆直辖十周年科技庆典上，长安汽车公司与北京理工大学合作研发的氢内燃机点火成功。2012～2017年之间，北京理工大学承担军口863项目，完成高比功率氢内燃机设计关键技术研究，开发出进气道喷射涡轮增压氢内燃机。2018年，在上汽产业基金会资助下，北京理工大学联合上海汽车、泛亚汽车及联合电子，开发了近零排放控制技术，取得了积极进展。2021年4月中国一汽新款氢能发动机点火成功，2021年9月广汽氢内燃机点火，2021年12月玉柴K05H大排量氢内燃机点火成功，呈现出良好的研究开发态势。
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