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完全可再生能源系统中电力存储选项的技术经济比较
摘要：为了支持净零未来的可再生能源容量增加，能源存储将在维持电网稳定性方面发挥关键作用。本文针对三种不同场景比较了所有当前和近期的能源存储技术：（1）固定电力购买价格，（2）基于市场的电力购买价格，以及（3）集成到完全可再生电力系统中的能源存储。在本研究的第一部分，设计了一种算法来模拟能源存储的战略性电力购买。该分析为给定的能源存储持续时间和规模提供了定性决策工具。在第一部分的研究结果的基础上，一项整合研究深入了解了典型的西北欧完全可再生能源系统中的预期电价和预期存储规模。整合研究表明，对电力存储的需求很大，持续时间从一到几天不等，通常约为 40 小时。抽水蓄能和抽水热能储存是最佳选择。预计总体平准化储存成本在 200-500 美元/兆瓦时范围内。储能与可再生能源的整合可产生约 150 美元/兆瓦时的系统平准化电力成本。允许需求灵活性可能会将总体系统平准化电力成本降低至 100 美元/兆瓦时。
并网太阳能沼气发电系统成本...
科学技术大学 (PUST)，孟加拉国 Pabna-6600 摘要 本研究考察了孟加拉国帕布纳科技大学 (PUST) 使用 HOMER Pro 软件优化的太阳能-沼气发电系统集成的可行性和影响。主要目标是降低大学的能源成本和碳排放。拟议的系统将太阳能和沼气与现有电网相结合，使用净计量来提高效率和可持续性。财务分析显示，总净现值 (NPC) 为 231,587,200.00 孟加拉塔卡，平准化能源成本 (COE) 具有竞争力，为每千瓦时 1.49 孟加拉塔卡。内部收益率 (IRR) 为 18.4%，回收期为 4.89 年，强调了该系统的经济可行性。在环境方面，它显着减少每年的二氧化碳排放量，从 1,960,780 公斤减少到 840,268 公斤，符合大学的可持续发展目标。本研究重点介绍了孟加拉国学术机构整合可再生能源的潜力，为类似举措提供了宝贵的见解。关键词：并网太阳能-沼气发电系统、净计量、平准化能源成本 (COE)、碳减排和可持续发展举措术语：1 美元 = 109.82 孟加拉塔卡 (BDT) 或 ৳ BioGen = 沼气发电机 COE = 能源成本 ICE = 内燃机 IRR = 内部收益率 LCOE = 平准化能源成本 NPC = 净现值成本 PUST = 帕布纳科技大学
下一代碳捕获技术
表 1. 基准情景比较 ...................................................................................................................................... 24 表 2. 天然气发电情景比较 ...................................................................................................................................... 27 表 3. EfW 情景 ...................................................................................................................................................... 30 表 4. 水泥情景 ...................................................................................................................................................... 34 表 5. 质量和影响评级定义 ............................................................................................................................. 36 表 6. 基于影响和质量评级的不确定性评级摘要 ............................................................................................. 36 表 7. 模型设置假设 ...................................................................................................................................... 36 表 8. 资本成本假设 ............................................................................................................................................. 37 表 9. 运营成本假设 ............................................................................................................................................. 38 表 10. 天然气基准 – 配置摘要 ............................................................................................................................. 40 表 11. 天然气基准 – 资本成本 ............................................................................................................................. 43 表 12. 天然气基准 – 年平均运营成本........................................................................................... 44 表 13. 天然气基准 – CO 2 捕获的平准成本 .............................................................................................. 44 表 14. 天然气基准 – 对产品成本的影响 ........................................................................................................ 45 表 15. 天然气基准 – 建模假设摘要 ...................................................................................................... 46 表 16. 高级胺 – 天然气配置摘要 ............................................................................................................. 48 表 17. 高级胺 – 天然气资本成本 ............................................................................................................. 51 表 18. 高级胺 – 天然气年平均运营成本 ............................................................................................. 52 表 19. 高级胺 – 天然气 CO 2 捕获的平准成本 ............................................................................................. 52 表 20. 高级胺 – 天然气对产品成本的影响 ............................................................................................. 54高级胺 – 气体建模假设摘要 ................................................................................................................ 55 表 22. 热碳酸钾 – 气体配置摘要 .............................................................................................................. 57 表 23. 热碳酸钾 – 气体资本成本 ................................................................................................................ 60 表 24. 热碳酸钾 – 气体年平均运营成本 ...................................................................................................... 61 表 25. 热碳酸钾 – 气体 CO 2 捕获平准化成本 ............................................................................................. 61 表 26. 热碳酸钾 – 气体对产品成本的影响 ............................................................................................. 63 表 27. 热碳酸钾 – 气体建模假设摘要 ............................................................................................................. 64 表 28. EfW 基准 - 配置摘要 ............................................................................................................................. 66 表 29. EfW 基准 - 资本成本 ............................................................................................................................. 70 表 30. EfW 基准 - 年平均运营成本 ............................................................................................................. 71 表31. EfW 基准 - CO 2 捕获的平准化成本 ...................................................................................................... 71 表 32. EfW 基准 - 对产品成本的影响 .............................................................................................................. 72 表 33. EfW 基准 - 建模假设摘要 ............................................................................................................. 73 表 34. 高级胺 - EfW 配置摘要 ...................................................................................................................... 75 表 35. 高级胺 - EfW 资本成本 ...................................................................................................................... 79 表 36. 高级胺 - EfW 年平均运营成本 ............................................................................................................. 80 表 37. 高级胺 - EfW CO 2 捕获的平准化成本 ............................................................................................. 80 表 38. 高级胺 - EfW 对产品成本的影响 ............................................................................................................. 82 表 39. 高级胺 - EfW 建模假设摘要 ............................................................................................................. 83 表 40. 热碳酸钾 - EfW 配置摘要 ................................................................................................ 85 表 41. 热碳酸钾 – EfW 资本成本 .................................................................................................. 88 表 42.热碳酸钾 – EfW 平均年运营成本 .............................................................................................. 89 表 43. 热碳酸钾 – EfW CO 2 捕获平准化成本 .............................................................................. 90 表 44. 热碳酸钾 – EfW 对产品成本的影响 ............................................................................................. 91 表 45. 热碳酸钾 – EfW 建模假设摘要 ............................................................................................. 92 表 46. 非胺溶剂 – EfW 配置摘要 ............................................................................................................. 94 表 47. 非胺溶剂 – EfW 资本成本 ............................................................................................................. 96 表 48. 非胺溶剂 – EfW 平均年运营成本 ............................................................................................. 97 表 49. 非胺溶剂 – EfW CO 2 捕获平准化成本 ............................................................................................. 99 表 51. 非胺溶剂 – EfW 建模假设摘要 ...................................................................................................... 100 表 52. 固体吸附剂 – EfW 配置摘要 .............................................................................................................. 102 表 53. 固体吸附剂 – EfW 资本成本 ...................................................................................................................... 105 表 54. 固体吸附剂 – EfW 年平均运营成本 ...................................................................................................... 106 表 55. 固体吸附剂 – EfW CO 2 捕获平准化成本 ............................................................................................. 107 表 56. 固体吸附剂 – EfW 对产品成本的影响 ...................................................................................................... 108 表 57. 固体吸附剂 – EfW 建模假设摘要 ...................................................................................................... 109 表 58. 熔融碳酸盐燃料电池 – EfW 配置摘要 ................................................................................................ 111非胺溶剂 – EfW 资本成本 ...................................................................................................................... 96 表 48. 非胺溶剂 – EfW 平均年运营成本 ...................................................................................................... 97 表 49. 非胺溶剂 – EfW CO 2 捕获的平准化成本 ...................................................................................... 97 表 50. 非胺溶剂 – EfW 对产品成本的影响 ...................................................................................................... 99 表 51. 非胺溶剂 – EfW 建模假设摘要 ...................................................................................................... 100 表 52. 固体吸附剂 – EfW 配置摘要 ............................................................................................................. 102 表 53. 固体吸附剂 – EfW 资本成本 ...................................................................................................................... 105 表 54. 固体吸附剂 – EfW 平均年运营成本 ...................................................................................................... 106 表 55. 固体吸附剂 – EfW CO 2 捕获的平准化成本 ............................................................................................. 107 表 56. 固体吸附剂 – EfW 对产品成本的影响 ...................................................................................................... 108 表 57. 固体吸附剂 – EfW 建模假设摘要 ................................................................................................ 109 表 58. 熔融碳酸盐燃料电池 – EfW 配置摘要 ................................................................................................ 111非胺溶剂 – EfW 资本成本 ...................................................................................................................... 96 表 48. 非胺溶剂 – EfW 平均年运营成本 ...................................................................................................... 97 表 49. 非胺溶剂 – EfW CO 2 捕获的平准化成本 ...................................................................................... 97 表 50. 非胺溶剂 – EfW 对产品成本的影响 ...................................................................................................... 99 表 51. 非胺溶剂 – EfW 建模假设摘要 ...................................................................................................... 100 表 52. 固体吸附剂 – EfW 配置摘要 ............................................................................................................. 102 表 53. 固体吸附剂 – EfW 资本成本 ...................................................................................................................... 105 表 54. 固体吸附剂 – EfW 平均年运营成本 ...................................................................................................... 106 表 55. 固体吸附剂 – EfW CO 2 捕获的平准化成本 ............................................................................................. 107 表 56. 固体吸附剂 – EfW 对产品成本的影响 ...................................................................................................... 108 表 57. 固体吸附剂 – EfW 建模假设摘要 ................................................................................................ 109 表 58. 熔融碳酸盐燃料电池 – EfW 配置摘要 ................................................................................................ 111........................................................................... 108 表 57. 固体吸附剂 – EfW 建模假设摘要 .............................................................................................. 109 表 58. 熔融碳酸盐燃料电池 – EfW 配置摘要 .............................................................................................. 111........................................................................... 108 表 57. 固体吸附剂 – EfW 建模假设摘要 .............................................................................................. 109 表 58. 熔融碳酸盐燃料电池 – EfW 配置摘要 .............................................................................................. 111
抽水蓄能将在短期内占据主导地位
图表 10 显示了 BESS 项目成本在不同水平上每单位卢比的存储成本变动情况。CareEdge Ratings 假设电池容量为 400 MWh，每天平均运行周期为 1.5，以便与提供 6 小时存储的 100 MW PSP 进行相对比较。电池驱动项目的资本成本假设为每 MWh 3.25 千万卢比。电池的循环次数假设为 6000 次，并且考虑到存储要求适用于 25 年的期限，每 5 年末对整个电池进行一次扩充。此外，假设 BESS 资本成本每年下降 5%。不包括输入功率成本的平准化存储成本约为每单位 11.6 卢比。图表 10：BESS 平准化成本对资本成本的敏感性假设
煤炭成本交叉 3.0：本地可再生能源加上储能为客户储蓄和社区再投资创造新机会
2019 年，Energy Innovation Policy & Technology LLC® 与 Vibrant Clean Energy 合作，汇编并分析了 2018 年煤炭、风能和太阳能的资本、运营和维护以及燃料成本数据集。我们的第一份《煤炭成本交叉》报告发现，与使用新的本地风能或太阳能生产相同数量的能源相比，62% 的现有煤炭产能是不经济的。为了进行这种比较，我们评估了运行每个煤电厂的边际成本与新风能和太阳能的平准化成本，其中平准化能源成本 (LCOE) 是建造和运营新资源的成本除以其生命周期内的能源产量。分析预测，到 2025 年，即使没有联邦激励措施，超过 80% 的煤炭发电厂也将无法与新的可再生能源竞争或将被淘汰。2
欧洲投资银行的投资项目经济评估
3G：第三代（移动通信技术） AIC：平均增量成本 B/C：效益成本（比率） B&E 生物多样性和生态系统 BGC：行为广义成本 CAPEX：资本支出 CAPM：资本资产定价模型 CBA：成本效益分析 CEA：成本效益分析 CO2：二氧化碳 CO2e：二氧化碳当量 DG REGIO：区域和城市政策总司 DH：区域供热 DSL：数字用户线 EIB：欧洲投资银行，或“银行” ENPV：经济净现值 EPO：欧洲专利局 ERDF：欧洲区域发展基金 ERIAM：经济道路基础设施评估模型 ERP：企业资源规划 ERR：经济回报率 ETS：排放交易体系 EU：欧盟 FNPV：财务净现值 FRR：财务回报率 FTTLA：光纤到最后一个放大器 FTTH：光纤到户 GC：广义成本 GHG：温室气体 GDP：国内生产总值 HV：重型车辆 IATA：国际航空运输协会 ICT：信息和通信技术 IER：能源经济与合理能源使用研究所 IM：基础设施经理 IRR：内部收益率 JASPERS：支持欧洲地区项目的联合援助 kV：千伏 kWh：千瓦时 LC：平准成本 l/c/d：升/人/天 LCU：当地货币单位 LCOE：平准能源成本 LCOH：平准热能成本 LRMC：长期边际成本
带风力发电的孤立系统实施指南
分散式可再生电气化 法国电力 能源管理系统 世界银行能源行业管理援助计划 能源技术数据交换 欧洲风电 柴油机软件包 全球环境基金 图形用户界面 隔离栅双极晶体管 国际能源署 国际电工委员会 综合混合可再生能源 综合可再生能源系统 内部收益率 平准化年成本 低热值 平准化生产成本 负荷损失预期 负荷损失分数 负荷损失概率 长期边际成本 净现值 公开可用规范原型 碳基金 光伏运行和维护 Quattro Pro for Windows 购电协议 偏远地区供电系统 可再生能源股本回报率 太阳能家庭系统 服务质量指数 短期边际成本 联合国开发计划署 能源价值 世界银行 风能-柴油机 风能转换系统 世界气象组织 风力发电机
![arXiv:2002.06007v1 [physics.soc-ph] 2020 年 2 月 14 日](/simg/2\2893e9043c8a8eeffd955a51f947665739d5108d.webp)
arXiv:2002.06007v1 [physics.soc-ph] 2020 年 2 月 14 日
利用可再生电力生产合成天然气可以实现长期能源储存，并为运输提供清洁燃料。在本文中，我们使用应用于欧洲两个地区的高分辨率能源系统优化模型分析了完全可再生的电转甲烷系统。最佳系统布局和运行取决于自然资源的可用性，而自然资源的可用性因地点和年份而异。我们发现，风能的使用量远远超过太阳能，而使用中间电池电力储存系统的影响很小。由此产生的甲烷平准化成本在 0.24 到 0.30 e/kWh 之间，经济最佳利用率在 63% 到 78% 之间。我们进一步讨论了如何通过技术发展和使用副产品（如氧气和弃电）来提高电转甲烷系统的经济竞争力。敏感性分析表明，利率对平准化成本的影响最大，其次是风能和电解器堆的投资成本。
电池储能系统作为替代方案
在考虑一系列资本成本的同时，对不同自主或备用小时数的柴油发电机组 (DG) 的平准化能源成本 (LCOE) 和基于锂离子 (Li-ion) 的电池储能系统 (BESS) 的平准化存储成本 (LCOS) 进行了比较。结果表明，DG 组的 LCOE 在 49.58 印度卢比/千瓦时至 57.63 印度卢比/千瓦时之间变化。当按 3.95 印度卢比/千瓦时的太阳能电价充电时，BESS 的 LCOS 在 39.71-61.72 印度卢比/千瓦时之间变化；当按 6.67 印度卢比/千瓦时的工业电价充电时，它在 43.71-65.71 印度卢比/千瓦时之间变化；当按 8.40 印度卢比/千瓦时的商业电价充电时，它在 46.25-68.25 印度卢比/千瓦时之间变化。研究发现，DG 组的 LCOE 最容易受到柴油价格的影响，而 BESS 的 LCOS 则主要受锂离子电池组的市场价格决定。
氢气生产成本：临界点是否即将到来？
• 2020 年和 2040 年按类型划分的全球平均 H2 生产成本（美元/千克） • 2000 年至 2040 年按国家和地区划分的装机容量和宣布的绿色氢项目管道（兆瓦） • 2020 年至 2040 年宣布的绿色 H2 项目管道（兆瓦） • 32 个宣布的电解槽容量超过 100MW 的项目 • 案例研究：Air Liquide Bécancour • 案例研究：NEOM 绿色氨 • 国家级 LCOH 成本假设 • 电解槽 CAPEX PEM 和碱性 2020 年 - 2040 年（美元/千瓦） • PEM 电解槽 CAPEX 预测，旧的 2019 年 10 月与新的 2020 年 7 月预测，2020 年 - 2040 年（美元/千瓦） • PEM 和碱性电解槽 CAPEX 预测2020 年至 2040 年不同电价和负荷小时数下的绿氢平准成本（美元/千克） • 2019 年和 2030 年各国和技术的可再生能源平准化能源成本（美元/兆瓦时） • 实现低于 30 美元/兆瓦时的可再生电价所需的 2019 年第四季度可再生能源平准化能源成本降低百分比 • 2020 年至 2040 年各国的天然气假定价格（美元/百万英热单位） • 2020 年至 2040 年各国灰氢成本预测（美元/千克） • 现有和已宣布的蓝氢项目清单 • 2020 年至 2040 年各国蓝氢和灰氢成本（美元/千克）