不包括基于海水淡化和海水冷却的氢气生产(例如在海湾合作委员会国家)。蓝氢包括 SMR-CCUS、ATR-CCUS 和煤-CCUS,假设 ATR-CCUS 的份额到 2050 年将逐渐增加到 75%。蓝氢生产中的冷却包括 CCUS 系统产生的冷却需求。绿氢包括碱性和 PEM 电解,假设 PEM 电解的份额到 2050 年将逐渐增加到 75%。假设电解效率适度逐步提高(未来三十年,碱性电解提高 7.5 个百分点,PEM 电解提高 4.5 个百分点)。为了计算目的,应用了 Lewis 等人 (2022) 的案例 2 中蓝氢的冷却和生产份额。ATR = 自热重整;CCUS = 碳捕获、利用和储存;H2 = 氢气;PEM = 质子交换膜;SMR = 蒸汽甲烷重整。
报到布展: 2025年3月24日 08:30 - 17:30 星期一 2025年3月25日 08:30 - 21:00 星期二 产业领袖 高峰论坛: 2025年3月26日 10:30 - 16:30 星期三 2025年3月27日 09:00 - 16:30 星期四 展示交易: 2025年3月26日 09:00 - 16:30 星期三 2025年3月27日 09:00 - 16:30 星期四 2025年3月27日 09:00 - 14:00 星期五 闭幕撤展: 2025年3月28日 14:00 - 21:00 星期五
图 1. 碱性电解池方案 [8]。................................................................ 4 图 2. 碱性电解器工厂平衡 [8]。.............................................................. 5 图 3. PEM 电解池方案 [8]。.............................................................. 6 图 4. PEM 电解器工厂平衡 [8]。...................................................... 7 图 5. 固体氧化物电解池方案 [8]。...................................................... 8 图 6. 系统结构和组件示意图。...................................................... 14 图 7. PEM 和碱性电解器的效率曲线 [13]。............................................. 18 图 8. 每小时电解器工作条件的迭代过程方案。............................................. 19 图 9. 天然气消耗小时曲线。............................................................. 25 图 10. 光伏生产小时曲线。............................................................. 26 图 11. 光伏与电解器一天内能量曲线比较。 ........................................................................................................................... 27 图 12. 参考情景中的电解槽运行小时数。 ...................................................................................... 30 图 13. 平均负荷因数和标准差(红线)。 ...................................................................................... 31 图 14. 平均特定消耗和标准差(红线)。 .. 32 图 15. 通过改变设计负荷因数计算的平均运行负荷因数。 ............................................................. 33 图 16. 通过改变设计负荷因数计算的平均特定消耗。 ............................................................. 34 图 17. 电解槽尺寸与混合的关系。 ............................................................................. 35 图 18. 光伏电站规模与混合的关系。 ............................................................................. 36 图 19. 可变混合下的天然气节省量和电力消耗量。 ............................................................................................................. 37 图 20. 每次混合时 PEM 电解槽的行为。 ............................................................................. 38 图 21. 分析情景中的 NPV 趋势。 ................................................ 40 图 22. 主要情景下的投资细分。 ...................................................... 41 图 23. 主要情景下 LCOH 细分。 ...................................................... 42 图 24. 主要情景下的收入细分结构。 ...................................................... 43 图 25. 不同 PV-ALK 电解器比率的 NPV 趋势。 ...................................................... 44 图 26. 不同 PV-PEM 电解器比率的 NPV 趋势。 ...................................................... 44
4 氢气生产 13 4.1 文献综述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.3 电解器 OPEX 成本 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...
lah 10(T C = 250 K),Drozdov和Al。(2019)LAH 10(T C = 260 K),Somayazalu和Al。(2019)YH 9(T C = 243 K),Kong和Al。(2019)YH 6(T C = 224 K),Troyan和Al。(2019)CAH 6(T C = 215 K),但等。(2021)CAH 6(T C = 210 K),Li和Al。(2022)SH 3(T C = 203 K),Drozdov和Al。(2015)THH 10(T C = 161 K),Semenoch和Al。(2019)CEH 10(T C = 115 K),Chen和Al。(2021)CEH 9(T C = 100K),Chen和Al。(2021)YH 4(T C = 88 K),Shao和Al。(2021)BAH 12(T C = 20 K),Chhen和Al。(2021)SNH X(T C = 70K),Hong和Al。(2022)
可再生能源的整合作为电力系统脱碳努力的支柱之一,正在取得重大进展。然而,大量可再生能源需要额外的灵活性来保持系统稳定。电池存储被认为是在短时间内恢复电网平衡的解决方案之一,从日前到实时。目前,研究界正在努力寻找一种适合长期储能的技术。氢气作为一种能源载体,似乎是完成这项任务的不错选择。除了氢能存储潜力外,它还可用于实施电转气技术,通过电解过程减轻可再生能源的削减。产生的氢气既可用于部分脱碳天然气电网,也可用于简单地作为氢燃料出售。本文的主要创新之处在于创建了一个可再生能源发电厂的数学模型,该模型结合了电池存储和氢气设施,用于在三个日前能源市场(即电力、天然气和氢气)以及受不平衡结算机制约束的电力平衡市场中进行交易。这种方法可以对不同的可再生能源、电池和氢能架构(氢能存储、电转气及其组合)及其在不同市场的参与进行长期盈利能力分析。结果表明,电池储能几乎只为输电系统运营商提供平衡服务,而从不为自己的不平衡需求提供平衡服务,因为这种选择在经济上不太有吸引力。根据观察到的情况,电解器和燃料电池至少每年运行三分之一的时间,并且通常提供备用。考虑到氢能市场,由于氢价丰厚,电解器几乎全年运行。电池存储和氢气罐都在日前市场进行套利,其中电池以小时为单位(短期)优化其运行,而氢气罐以天为单位(中长期)优化其运行。
❖ 所有案例均基于氢气储存 • 案例 0 中氢气盐丘储存洞穴在 150 bar (2,176 psi) 下充电 • 案例 0A 中氢气地上储存在 150 bar (2,176 psi) 下充电 • 案例 1 中氢气地上储存在 500 bar (7,252 psi) 下充电 • 案例 0B 是基于案例 0 的经济方案,没有电解器