为了满足对廉价绿色氢气的需求,已经开发出专门用于氢气生产的风力涡轮机设计优化框架。该框架通过最小化氢气平准成本 (LCOH) 目标来优化风力涡轮机。初步案例研究结果显示,与使用我们框架的 LCOE 优化涡轮机相比,LCOH 降低了 1.53%。从基线参考涡轮机到 LCOH 优化涡轮机,LCOH 降低了 12.7%。从基线参考涡轮机到 LCOE 优化涡轮机,LCOE 降低了 12.35%。与基线和 LCOE 优化涡轮机相比,LCOH 优化涡轮机具有更大的转子,其中增加的涡轮机成本由增加的氢气产量抵消。本案例研究重点关注单个风力涡轮机-电解器系统,表明使用新的优化目标可以显着节省成本。通过工厂级优化以及包括太阳能电池板和电池存储等其他技术,可以进一步节省成本。
lazard已经对氢的水平成本进行了分析(“ LCOH”),以便更清楚地清楚行业参与者,了解氢在各个经济领域的潜在破坏性作用。我们的lcoR建立在我们的年度水平的能源成本(“ LCOE”)和水平的存储成本(“ LCOS”)研究的基础上。鉴于这个广度,我们决定将分析集中在以下主要主题上:
生产清洁能源和减少能源浪费对于实现联合国可持续发展目标(如可持续发展目标 7 和 13)至关重要。这项研究分析了多兆瓦级绿色氢气生产中废热回收的技术经济潜力。一个 10 MW 质子交换膜电解过程被建模为一个热回收系统和一个有机朗肯循环 (ORC) 来驱动氢气的机械压缩。技术结果表明,当实施与 ORC 相结合的废热回收时,电解器的第一定律效率从 71.4% 提高到 98%。ORC 可以产生足够的功率来驱动氢气的压缩,从电解器出口压力 30 bar 到 200 bar。进行了经济分析以计算系统的平准化氢气成本 (LCOH) 并评估实施与 ORC 相结合的废热回收的可行性。结果表明,电价决定了 LCOH。当电价较低时(例如专用海上风电),实施热回收的 LCOH 较高。额外的资本
本 DOE 氢能计划记录记录了使用目前可用的质子交换膜 (PEM) 电解槽技术和各种可再生能源,从可再生电力中生产清洁氢气 (LCOH) 的模型化平准化成本 a 约为每公斤 (kg) 5 至 7 美元(以 2022 年美元计算,不含补贴)。b 这些数值基于一系列 PEM 电解槽安装资本成本(平均为 2,000 美元/千瓦),使用各种参考资料、真实数据和低制造量分析模型;c 可再生电力成本约为 0.03 美元/千瓦时;容量系数约为 50% 至 75%。可再生能源成本较高和容量系数较低的其他情况(例如太阳能)可能会导致更高的 LCOH。随着示范和部署(例如氢气中心)数据的提供,DOE 将定期更新这些分析。
新颖性和优势:• 针对特定的最终用途优化 LCOH,• 整体方法,提高效率,降低资本成本,• 不受天然气价格波动、电网连接许可和新的大规模输电建设的影响。
灵活性的价值显著降低了电解氢气的平准化成本 (LCOH),在不同情况下平均降低了 1 欧元/千克氢气。为了实现潜在的降低,电解厂必须能够增加输入电力(越快,潜力越大),并且需要额外的电解能力。当最小化 LCOH 时,与仅考虑隐性灵活性相比,在包括显性灵活性服务收入的情况下,电解厂的容量系数通常会进一步降低,而加权电价则会上升。原因是显性服务的收入足以抵消电价上涨和投资成本增加的影响,包括电解能力和存储。隐性灵活性的价值也很重要。电价波动越大,这种影响就越大,因为如果在最便宜的时段使用,电解消费的加权电价可以大幅降低。同样,原因是隐性灵活性带来的加权电价下降足以抵消电解能力和存储投资成本增加的影响。氢气消耗过程中的储存或灵活性是必需的,因为最低公分母将受到限制。相反,当拥有无限和免费的储存(即管道)时,灵活性的价值会显著增加,这使灵活消费更加灵活,从系统角度来看,有助于整合不稳定的可再生能源。本报告清楚地表明,通过投资额外的电解能力(必要时投资氢气储存以释放灵活性)来实现最低的LCOH,以充分利用灵活性的价值,而普遍预期的满负荷小时数约为6000小时或更长。然而,随着投资成本的增加和风险的增加,存在着一个巨大的困境。要利用隐性灵活性的价值,必须接触日前和日内电价的变化。传统的PPA和其他类型的对冲策略限制了提供隐性灵活性的动机,除非平衡方重视这一点。同样,要利用显性灵活性的价值,就不能避免暴露于显性灵活性市场的变化。一般来说,TSO 采购的显性灵活性服务的市场设计正朝着更短的市场时间单位 (MTU) 和运营前一天拍卖的方向发展。因此,应将潜在的优势与增加的风险进行彻底比较。这一点再怎么强调也不为过。在一个模型中分析了灵活性的价值及其对 LCOH 的影响。它们对输入数据的变化很敏感,即日前电价和明确灵活性产品的市场价格。具体而言,这两者具有很高的不确定性,因为它们
主要发现表明,在基于 SMR 的生产过程中,氢气的平准成本 (LCOH) 为 3.46 欧元/千克至 8.27 欧元/千克。它表明,从基于天然气的氢气过渡到氢气成本密集型,导致绿色溢价 (GP) 从 257% 到 1134%。但是,与可再生能源和其他无化石燃料竞争对手相比,除 HYBRIT 依赖瑞典低电网电价外,LCOH 在每种情况下都具有竞争力。当与客户约定 HPA 并在 20 年的分析期内使用 3% 的实际折现率 (RDR) 和 50% 的利润率 (PM) 时,该项目在最有利可图的情况下可以达到 9.2 亿欧元的净现值 (NPV) 和 12 年的折现回收期 (DPB)。在更现实的情况下,RDR 为 7%,PM 为 30%,NPV 为 4.97 亿欧元,DPB 为 13 年。经济可行性通常也在其他不太有利的条件下给出。这证明焦点公司的业务战略是可行的。
• NREL 预计,基于可变可再生能源 (VRE) 的普及,未来电价约为 ≈20-30 美元/兆瓦时。VRE 的可用性对 LCOH 有重大影响。 • 正在进行的工作(接近完成)将比较多个低碳 SOEC 案例,以与本研究获得的结果进行比较