使用美国区域经济、温室气体和能源 (US-REGEN) 模型 1 进行的情景分析表明,当未部署化石能源发电时(即未与化石燃料一起部署二氧化碳捕获、去除或负排放技术时),储能(化学、电化学、机械和热能存储技术)在深度脱碳中发挥着更重要的作用。在 VRE 在电力供应中的份额增加到约 70% 且化石能源发电变得不可用的情况下,储能对于平衡可再生能源变得更具竞争力。这些情景表明,氢能发电和储能放电为美国提供了终端使用总电力供应的约 9%。在 100% 可再生能源的情况下,储能变得更加重要,氢能发电和储能放电分别提供 108 TWh 和 627 TWh,约占终端使用总电力供应的 20% [6]。
(1) 2022-2025 年期间:不包括补贴;电解槽生产时间 5,000 小时电解槽功率在 50-200MW 之间 (2) 2030E 情景与氢能委员会假设相符(投资节省 -60%,能源成本 33 美元/MW)。 (3) 包括自用、PPA 和 TPA 收费。 (4) 技术效率电解槽十年网络发展计划(情景建设指南,2022 年 4 月(ENTSO)。 (5) 在天然气价格为 46 欧元/MWh 和排放成本为 100 欧元/MWh 的环境下,绿色 H 2 的生产将具有竞争力
摘要:为提高电解槽产氢效率,充分利用风能,保证供电可靠性,针对产氢效率特点,提出非并网风氢混合储能系统容量优化配置方案,分析电解槽工作区间特点,优化电解槽工作区间;综合考虑电池充放电、设备容量及功率特点,制定适用于6种工况的能量管理策略,建立系统成本与可靠性定量多目标函数,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA)-II求解优化模型,确定最优储能容量组合。随后,对内蒙古某牧区风速数据进行实测,并进行详细分析。分析结果表明,电解槽始终运行在最优工作区间,优化后的风氢系统供电经济可靠。该研究为实际工程应用提供了参考。
与竞争对手相比,绿氢的成本较高,这是其推广使用的最大障碍。尽管可再生电力的成本被认为是主要障碍,但与电解槽相关的挑战是另一个主要问题,对降低绿氢的成本具有重要意义。本文从技术、经济和政策角度分析了电解过程。它首先对现有的主要电解槽技术进行了比较分析,并确定了成本、所用材料稀缺性、技术准备情况以及灵活运行能力(使其能够与可变可再生能源发电相结合)方面的关键权衡。然后,本文确定了每种最有前景的技术的主要成本驱动因素,并分析了降低成本的机会。它还借鉴了太阳能和风能发电技术在逐步降低成本方面的经验,并评估了每种主要电解槽技术类型未来可能采取的发展路径。最后,本文阐述了可以进一步促进成本降低和电解槽技术整体业务发展的政策机制。
摘要:该研究基于太阳辐射数据,对单一和混合碱性水电解槽和储能系统进行了绿色氢气生成的技术经济分析。此外,还进行了碳足迹研究,以估算已开发的系统的二氧化碳排放量。碱性水电解槽和储能系统的最佳规模由考虑碳排放碳税的遗传算法确定。根据分项成本估算结果,单一系统和混合系统的单位氢气生产成本分别为 6.88 美元/千克和 8.32 美元/千克。此外,资本成本是确定碱性水电解槽和储能系统最佳规模的关键因素,这对于降低单位氢气生产成本至关重要。最后,考虑到二氧化碳税的上升趋势,需要努力将生产绿色氢气的资本成本降至最低。
摘要:该研究基于太阳辐射数据,对单一和混合碱性水电解槽和储能系统进行了绿色氢气生成的技术经济分析。此外,还进行了碳足迹研究,以估算已开发的系统的二氧化碳排放量。碱性水电解槽和储能系统的最佳规模由考虑碳排放碳税的遗传算法确定。根据分项成本估算结果,单一系统和混合系统的单位氢气生产成本分别为 6.88 美元/千克和 8.32 美元/千克。此外,资本成本是确定碱性水电解槽和储能系统最佳规模的关键因素,这对于降低单位氢气生产成本至关重要。最后,考虑到二氧化碳税的上升趋势,需要努力将生产绿色氢气的资本成本降至最低。
生产绿色氢气的一个关键挑战是管理电力供应的波动性。与具有连续电力供应的系统相比,波动性和/或间歇性更大的系统需要更大的电解厂来生产相同数量的氢气。平均产量与电解槽尺寸的比率称为“负荷系数”。这项研究表明,在短期内,负荷系数更高的系统设计可以在当前可再生能源市场价格和电解槽容量之间提供最具成本效益的平衡。从长远来看 - 到 2050 年 - 可再生能源发电成本的降低和绿色氢气生产的国际广泛采用可能会降低电解槽成本并提高能源效率。这可能会使具有较低负荷系数的绿色氢气生产具有成本效益;仅使用太阳能制氢可能会变得具有成本效益。
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本研究调查了将风电场的间歇性发电与碱性电解槽结合起来生产绿色氢气的可行性。首先开发了一个物理上精确的商用电解模块模型,该模型考虑了由于模块冷却而导致的转换效率下降、由于风电间歇性导致的关机影响以及工作时间范围内的电压下降。该模型已经在真实模块上进行了校准,并提供了其工业数据。我们考虑了三种商用模块尺寸,即 1、2 和 4 MW。第二步,将该模型与来自真实风电场的历史功率数据集相结合,该风电场的标称装机功率为 13.8 MW。最后,在尺寸算法中实施该模型,以找到实际风电场功率输出和电解槽容量之间的最佳组合,以尽可能达到最低的氢气平准成本 (LCOH)。为此,我们根据工业数据和市场报告,考虑了整个系统(风电场和电解槽)的资本成本的实际数据,以及包括定期更换退化部件和定期维护在内的维护成本。模拟表明,如果对这两个系统进行正确的尺寸调整,即使使用现有技术也可以实现具有竞争力的氢气生产成本。较大的模块灵活性较差,但目前比较小的模块便宜得多。因此,未来需要碱性电解槽的规模经济来促进该技术的传播。
利用太阳能电池捕获太阳光线并将其转化为电能很容易,但储存起来以备太阳下山后使用又是另一回事。太阳能可以以氢的形式储存起来,因此我们通过电解水来制造氢。每个水分子中有两个氢原子和一个氧原子。氢占水重量的 11%。将水分解成氢气 (H 2 ) 和氧气 (O 2 ) 需要 1.23 伏的理论电势,然而由于过渡电阻的存在,实际需要稍高的电压。因此,电解槽是一种将电能注入水以将其分解的装置。不同类型的电解槽通常通过其电解质和/或电极的类型来区分。