我们提出了一种方法,通过解决基于模型的最优控制问题,以经济高效的方式运行电解器以满足加氢站的需求。为了阐明潜在问题,我们首先对额定功率为 100 kW 的西门子 SILYZER 100 聚合物电解质膜电解器进行实验表征。我们进行实验以确定电解器的转换效率和热动力学以及电解器中使用的过载限制算法。得到的详细非线性模型用于设计实时最优控制器,然后在实际系统上实施。每分钟,控制器都会解决一个确定性的滚动时域问题,该问题旨在最大限度地降低满足给定氢气需求的成本,同时使用储罐来利用随时间变化的电价和光伏流入。我们在模拟中说明了我们的方法与文献中的其他方法相比显著降低了成本,然后通过在实际系统上实时运行演示来验证我们的方法。
摘要。风能和太阳能通常会成为自己成功的受害者:他们在电力生产中的份额越高,电力市场的收入就越多(其“市场价值”)下降。尽管在常规电力系统中,市场价值可能会融合到零,但这项研究表明,通过在低价小时内增加电力需求,“绿色”氢的产量可以有效,永久地停止下降。具有分析推导,蒙特卡洛模拟和数值电力市场模型,我发现 - 由于柔性氢的产量 - 2050年的市场价值可能会在太阳能中收敛于19±9 MWH -1,而风能的27±8 mWH -1超过27±8 mWh -1。这是可再生能源预计的级别成本范围的,并且具有深远的影响。基于市场的可再生能源可能会触及。
图2。氯 - 阿尔卡利膜,氯 - 碱性隔膜,双极膜电透析和直接电气合成过程的理论和实用能量需求。理论数来自Thiel等人。4或基于理论电压(用于直接电共汇)进行估计。实际数字取自Thiel等人。4和Reig等。 5尚未报告直接电气合成的实际能量需求。4和Reig等。5尚未报告直接电气合成的实际能量需求。
摘要 — 本研究旨在确定由风力发电厂、电解厂、压缩机、储罐和氢燃料燃气轮机发电厂组成的供电系统的规模,以提供低碳电力。该系统具有可调度供电系统的优势,是实现电网灵活性所必需的。对于这种电对电系统,规模确定的目标是找到系统所有组件的最小功能尺寸。规模确定是针对 2021 年德国的情况进行的。考虑了两种系统规划:一种是需求仅由燃气轮机满足,风力发电厂专用于绿色氢气生产;另一种是风力发电厂生产氢气并满足需求,而燃气轮机完成平衡。我们还评估了系统的资本和运营成本,以及其用水量和土地足迹。计算得出的规模结果表明,使用综合方法进行规划以利用风力发电厂和燃气轮机之间的协同作用不仅可以降低成本、节省空间和节约用水,还可以避免系统规模过大。
摘要。人们通常认为风能和太阳能会成为自身成功的牺牲品:它们在电力生产中的份额越高,它们在电力市场上的收入(其“市场价值”)下降得越多。虽然在传统电力系统中,市场价值可能会趋近于零,但这项研究表明,“绿色”氢气生产通过在低价时段增加电力需求,可以有效且永久地阻止这种下降。通过分析推导、蒙特卡罗模拟和数值电力市场模型,我发现——仅由于灵活的氢气生产——到 2050 年,整个欧洲的市场价值可能趋近于太阳能的 19 欧元±9 MWh -1 以上,风能的 27 欧元±8 MWh -1 以上(年平均估计值±标准差)。这个下限在可再生能源预计的平准化成本范围内,具有深远的影响。因此,基于市场的可再生能源可能触手可及。
氢是地球上数量最多、最简单的元素。它可以储存和释放可用能量。然而,氢并不单独存在于自然界中,必须由包含它的不同元素制成。例如,它可以与碳(如石油、天然气)和水中的氧(H 2 O)结合[1]。氢的每千克比能量是所有燃料中最高的(即 120-140 MJ/kg),但其能量密度不太适合储存(即 2.8-10 MJ/L),具体取决于物理储存方式(如压缩(350-700 bar)、液体)[2]。一方面,全球利用重整工艺从天然气、煤炭和石油中生产的氢气约占 96%。另一方面,利用水电解工艺将去离子水分解为氢气和氧气约占全球氢气产量的 4% [3]。尽管氢气本质上是一种清洁的能源,但它需要能量来生产;所采用的能源类型有所不同。由化石燃料生产的氢气由于间接污染而被称为灰氢。为了供应水电解过程,可再生能源 (RES)(例如风力涡轮机、光伏)是最适合的,因为它们可以限制对环境的影响。通过这种方式,可以获得所谓的绿色氢气。将这种氢气混合到现有的天然气管道网络中已被提议作为增加可再生能源系统产量的一种手段。通过管道输送氢气和甲烷混合物也有悠久的历史;最近,风电装机容量的快速增长以及对燃料电池电动汽车近期市场准备的关注,增加了利益相关者的兴趣 [ 4 , 5 ]。
Bikash Sah博士收到了B.Tech。2014年,印度印度阿鲁纳恰尔邦(Arunachal Pradesh)的美国国家理工学院电气和电子工程学士学位,以及印度印度古瓦哈蒂(Guwahati)印度印度科技研究所的电子和电气工程博士学位,2021年。他目前是德国Sankt Augustin的Bonn-Rhein-Sieg Applied Sciences of Bonn-Rhein-Sieg University,用于电子动力和电化学系统的集体负责电力电子产品。他还与德国卡塞尔的弗劳恩霍夫能源经济学和能源系统技术IEE IEE合作。他已经从事工业,学术界和研究实验室的项目已经工作了十多年,这些项目涉及电力电子和电化学系统,着重于电动性,电池,电解和燃料电池系统。他目前的研究兴趣包括
Turner Industries 建筑部门总裁 Mark Brittain 强调了此次合作的优势:“此次合作使我们能够以具有竞争力的价格为绿色氢能和电子燃料市场提供模块化解决方案。我们致力于支持客户实现其能源转型和脱碳目标。” Turner Industries 拥有 60 年的建筑和制造经验,完全有能力满足这一不断变化的环境中的各种项目需求。” Splitwaters 首席执行官 Deepak Bawa 也表达了同样的看法:“这是当务之急。在当今的能源转型市场中,创新解决方案至关重要,成本效益必须与高质量的项目交付相结合。” 此次合作凸显了 Splitwaters 对其一站式业务模式的承诺;客户已经认识到所提供的附加值。随着目前在路易斯安那州建立的运营制造工厂,两家公司都可以更好地控制时间表和预算,同时提供有效的模块化解决方案。”他补充道:“特纳工业的丰富经验与 Splitwaters 的尖端技术的结合,使他们在这个新兴行业中占据了有利地位,不仅可以满足当前的需求,还可以推动全球绿色氢气生产的创新。”
2022 年,联合国贸易和发展会议 (UNCTAD) 启动了一个试点项目,以支持塞舌尔、南非和赞比亚的技术援助能力建设。该项目侧重于农业和能源领域的技术。UNCTAD 的技术援助方法是考虑到发展中国家的特殊条件而制定的,这些国家尚未积累开展此类评估所需的人力和机构能力。它采用以下方法:建立治理结构(指导委员会和专家组)、确定要评估的特定技术、绘制利益相关者参与评估的地图、从利益相关者那里收集定性和定量数据,并提出政策建议供有关当局考虑。