本文對可再生能源電解制氫成本進行了系統(tǒng)分析,對比了堿性與質(zhì)子交換膜（PEM）電解制氫的平準化成本（LCOH）,并考察了規(guī)模效應、氫氣壓力、壓縮與液化及輸入功率波動性對堿性與PEM電解制氫成本的影響。結(jié)果表明:規(guī)模增加可降低制氫成本,所考察的電解系統(tǒng)在規(guī)模由1 MW提高至40 MW后,裝置的固定成本降幅40%以上,由于電費是主要成本,平準化成本（LCOH）降幅小于25%。在固定成本投入無明顯增加的情況下高壓電解制氫可明顯降低制氫成本,隨著電解氫氣壓力由1 atm （1 atm=101.325 k Pa）提高至30 atm,進一步壓縮至700 atm的成本由1$/kg降至0.3$/kg;液化成本受規(guī)模影響顯著,1 MW電解制氫增至40 MW時制氫并液化的平準化成本（LCOH）從8.7$/kg降至5.3$/kg;由于PEM對可再生能源波動具有良好的適應性,在波動性功率輸入時,隨著低功率（<20%額定功率）波動性的增加,PEM的LCOH成本可以優(yōu)于堿性電解。隨著堿性與PEM電解技術的進步,二者優(yōu)劣仍需針對具體情況進行分析討論。 

【文章來源】：儲能科學與技術. 2020,9(03)CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

可再生能源Power to X模式

圖2是電解制氫LCOH成本受電力成本和產(chǎn)能因數(shù)的函數(shù)圖，3個不同的1 MW電解制氫裝置圖上都突出顯示了氫氣成本4.5$/kg的目標標記�？梢钥闯�，隨著電解裝置的容量因數(shù)降低，為實現(xiàn)上述目標，電力成本需要更快下降，與采用的電解裝置類型關系不大。30 atm堿性電解裝置在75%的容量因數(shù)和60$/MW·h的電力成本下氫氣的LCOH成本約4.5$/kg,75%的容量因數(shù)和60$/MW·h電價與實際電解廠運行情況相近。值得一提的是4.5$/kg是為高能量密度氫氣產(chǎn)品設定的，該成本必須考慮壓縮或液化的增量成本。為了解每種技術之間的成本差異，對比了在產(chǎn)能因數(shù)75%和電價60$/MW·h下運行的3種電解裝置的LCOH明細，如圖3所示�？疾斓�3種電解裝置包括：電解工藝系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。由圖3(a)可以看出在給定的1 MW電解規(guī)模下，常壓堿性電解制氫的氫氣平準化成本LCOH為4.2$/kg，是最廉價的選擇。

為了解每種技術之間的成本差異，對比了在產(chǎn)能因數(shù)75%和電價60$/MW·h下運行的3種電解裝置的LCOH明細，如圖3所示�？疾斓�3種電解裝置包括：電解工藝系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。由圖3(a)可以看出在給定的1 MW電解規(guī)模下，常壓堿性電解制氫的氫氣平準化成本LCOH為4.2$/kg，是最廉價的選擇。在比較NEL 1 MW 1 atm與McPhy 1 MW30 atm兩堿性系統(tǒng)時，考慮到兩個裝置的效率是可比的，其平準化成本（LCOH）差異與30 atm電解裝置的固定成本較高有關。在更高的壓力下工作，電解堆所用材料及每個連續(xù)單元之間的密封件有更嚴格的要求。此外，在較高的工作壓力下，控制系統(tǒng)和供水系統(tǒng)變得更加復雜，因此導致了高壓電解裝置有更高的固定成本。電解制氫高的氫氣出口壓力的優(yōu)勢在于降低后端儲運的壓縮成本。


本文編號：3356642