短期灵活性,用于应对可再生能源的自然变化和预测误差,从几毫秒到几小时不等。 长期灵活性,用于应对持续数天到数周的风能和太阳能供应不足的情况。
摘要 . 本研究旨在实施一个优化模型,该模型用于连接重型车辆加油站的制氢设施,用于废物管理和运输领域。该模型由两个连续的混合整数线性规划问题组成。第一个问题解决车辆加油计划问题,第二个问题解决工厂设计和运营问题。该模型的输出是工厂的设计和运行参数以及车辆加油计划,以实现氢气的最低平准成本。研究了电力供应的不同可能性:电网电力、太阳能光伏和水力发电。最有利可图的选择是安装 10 MW 太阳能光伏场,连接 3.3 MW 电解器和 3700 kg 储存器。由此产生的氢气平准成本为 10.24 欧元/千克。如果不考虑售电收入,从电网购买电力成为最具成本效益的选择。这种情况下,电解器和储氢器的大小分别为 760 kW 和 405 kg,氢气的平准化成本为 13.75 欧元/kg。对后一种情况进行的敏感性分析表明,最合理的输入参数是电解器单位消耗和电力成本。还进行了统计分析,考虑了随机故障分布,获得了电解器容量为 700-800 kW 和氢气储氢器大小为 1300-1400 kg 的最佳值。考虑到目前的电价和没有补贴,氢气在能源市场的渗透成本仍然很高。
欧洲能源转型计划设立了明确的目标,即在绿色协议能源政策框架下到 2050 年实现气候中和的欧洲 [1]。欧盟委员会于 2021 年通过的“Fit for 55 0”一揽子计划为欧盟 2030 年气候和能源框架引入了更为严格的立法措施,包括可再生能源、能源效率、努力分担和排放标准立法、土地使用和林业以及能源税指令 [2]。现有的欧盟立法框架已被用于实施绿色协议愿景,明确表明未来能源结构中可再生能源 (RES) 的比重将增加,以及排放交易体系 (ETS) 对所有能源部门实施更严格的脱碳机制。太阳能和风能的不断普及极大地激励了电网的脱碳。然而,向欧盟碳中和能源系统有效利用低碳和可再生能源需要扩展到热力和运输领域,同时促进供应安全。通过结合节能和用电子燃料(基于电力生产氢气、合成气体和液体)取代化石燃料,可以将可再生能源发电系统的规模扩大 2 到 2.5 倍 [3],从而实现最终能源需求领域的气候中和。通过提高电气化程度实现的能源转型不仅对能源系统提出了巨大的挑战,包括太阳能和风能发电场的巨大容量和投资,而且对供应安全以及技术、经济和监管层面所需的额外措施也提出了挑战。目前,德国 [4]、美国 [5] 和中国 [6] 的可再生能源渗透率较低,已经报道了可再生能源的削减,导致可再生能源浪费和市场电价为负。电力供需时间间隔方程既需要运行单元的灵活性和同步性,也需要额外的能源储存措施、部门耦合和电网基础设施升级,以及高效的多国综合系统和市场,以经济高效地平衡可变可再生能源发电[7]。2050 年欧盟碳中和系统的能源建模研究解决了多功能能源储存技术的需求,以避免在可再生能源可用性高时通过负荷转移和灵活性进行削减,以及避免在可再生能源可用性低时进行负荷削减[3,8]。特别是,由于储存需求与总发电量的非线性增长有关,氢气和合成燃料形式的季节性能源储存被认为非常重要,因为报告称,电子燃料在最终能源中的份额为 20%。
P2X 路径定义旨在澄清那些经常使用但含义或意图不同、容易导致误解和歧义的术语。任务组定义已在本文件第一章中解决了这个问题,澄清了本文件其余部分所采用的术语。一旦定义了从生产步骤到应用方面的氢路径,就会检查当前的氢状态。由于氢的能源应用范围广泛,目前主要用作氨生产和炼油厂等行业的化学成分。目前,与能源相关的氢路径主要通过示范项目来了解。在 ST2 框架内,对世界各地的 Power to X 演示进行了审查和分析。结果表明,所研究的路径是多样化的,最近氢工业应用的趋势引起了人们的兴趣。