氢生产能力大幅提高,尤其是绿色氢,是必要的如果要实现气候目标,最近的一份报告说市场行业。

电解槽报告强调,使用由可再生电力是必不可少的生成氢没有任何温室气体排放。

这份报告说明了潜在的差异在计算成本逐步降低氢(LCOH)。它也旨在阐明为什么实际项目可能表现出明显不同的LCOH值相比,估计从高层次的研究。

关键报告中确定的成本动因是贴现率,电力成本、工程、采购、施工(EPC)费用,堆栈成本,预期寿命,平衡的植物(BoP)成本。另一方面,相关的成本与冷却、气体净化、水处理被认为是次要影响因素制氢的总体成本。

在LCOH计算成本动因

最大的成本动因是电力成本和折现率。

防喷器:植物代表了一个重要的因素的平衡成本。为防喷器虽然没有一个公认的定义,它通常包括方面像电源,水处理,和过程工具,包括泵、process-value-measuring设备和热交换器。

EPC:EPC在成本的决心也起着至关重要的作用。它包括所有必要的工作来构建电解槽在承包的基础上,通常包括详细的计划和控制,采购,施工和安装工作的执行,并调试。

电源:电力供应是另一个关键因素影响成本。包括堆栈整流器,输入功率分布(包括电网连接和变压器)和系统控制/安全设置,其中包括组件,如总机可编程序逻辑控制器、安全传感器,过程参数测量装置、管道、阀门、数据输入/输出和个人电脑。

电解槽系统的生命周期:电解槽的寿命系统显著影响成本,作为一个长寿命导致更大的制氢,允许更好的分配资本支出。类似的考虑也适用于负荷小时,如果适用,任何相关的可再生能源发电厂的大小,如光伏发电。

堆栈的一生:堆栈的寿命显著影响LCOH。通常短于其余的电解系统的寿命,这意味着它会降低对其操作,需要更换当它达到其生命的终结。堆栈的频繁更换导致更高的成本和周期不可用部分的植物。

应急成本:经常被忽视在高层次的研究中,应急成本是另一个主要的成本动因。这些成本占项目中的不确定性,可以估计基于过去的经验和类似的项目。

运营支出(OPEX):运营成本也是一个重要的角色作为一个主要的成本动因。而电力成本通常被认为是运营成本的一部分,他们通常分别提出了由于其巨大的影响。

水成本:水水质处理被认为是相关成本、费用小成本动因。建筑和属性也属于这一类。

此外,成本气体净化、冷却,压缩,水被归类为小成本动因。

通过分类成本动因,我们可以看到,一些大大影响LCOH而其他人只略有影响。

计算LCOH

确保一致的计算LCOH在未来的研究中,该报告提出了建议采用一种实用的方法来指导研究人员在研究准备。它允许一定的简化,特别适合于研究人员与项目开发人员相比有更多的灵活性。

右边是一个实例与相对较高的资本支出(€1700 /千瓦)和低电费(0.02€/千瓦时)。左边是一个场景相对较低的资本支出(€800 /千瓦)和高电费(0.07€/千瓦时)。

值得注意的是,这些成本动因的影响明显不同。

成本动因

资本支出:资本支出包括了所有组件的一个完整的电解槽系统积分。此外,资本支出是深受电解系统的性能,应该包括在LCOH计算。电解槽投资成本可以概括为一个函数的模块大小使用各种来源。

基于这些数据,以下可以近似多项式:

资本支出比例因子= X提高到-0.1976的力量,其中X代表电气电解槽系统的额定功率(1≤X≤100 MW) MW。

使用这个比例因子,电解槽上的资本支出或LCOH值可以比较不同的能力。值得注意的是,10兆瓦电解槽系统,资本支出大约63%的1兆瓦的系统的特定资本支出。此外,对于100 MW电解槽,特定的资本支出减少约40%。

EPC:包括LCOH EPC成本计算是推荐的,因为他们可以根据具体项目需求变化显著。

应急成本:建议不包括LCOH应急成本计算,因为他们通常不考虑高层次的研究,可以相差很大。

建筑、基金会和属性:建筑、基金会和土地在构建一个电解槽系统至关重要。报告建议包括LCOH建筑成本计算,作为这方面的数据采集相对不那么复杂。

电网络:假设现有的电气网络访问和可以直接连接到电解槽植物是一个标准的方法。然而,在场景电解槽与高压电网、高压变电站的额外成本,包括变压器,可能需要占资本支出计算,考虑到特定的能源消耗。

供水:LCOH计算假定现有的供水网络可直接连接到电解槽。然而,如果一个海水淡化工厂需要提供水电解槽,这些费用也应包含在总费用。

运输和存储:务实方法省略了与氢的后续使用或运输成本由于其多样化的潜在应用,这是挑战占容易计算。

为了确保可比性,建议建立LCOH计算系统边界的氢电解槽的出口。此外,(现场)存储应该排除在计算出于同样的原因。然而,仅仅定义系统边界是不够的;还必须考虑一个氢的影响质量和它被释放的压力电解槽。

电解槽表现出相当大的内部压力的变化。

报告指出,大多数接受调查的研究提到电解槽检查的压力水平,用商业化的典型操作30条左右。虽然大多数电解槽模型函数在这种压力,有些不同。在电解槽操作的情况下以相对较低的压力,但高均匀压力是用于研究,就基本确定外部压缩成本。

下图说明了LCOH计算电解槽,额外的成本压缩分别显示。这个计算的假设是基于中欧MW-electrolyzer。在左边的图中,氢压缩下游的30条内部压力电解槽85酒吧,对传输网络集成的可能。相反,右边图描绘了一个场景,电解槽运行1酒吧,氢是外部压缩下游100酒吧。

然而,重要的是要注意,这些成本估算是近似的。报告建议计算LCOH基于参考压强30条,这符合大多数电解槽的典型操作压力。

参考压力:进行LCOH计算时使用引用30条,电解槽研究了操作压力较低的内部压力,应该考虑到LCOH额外成本。这包括条目的成本压缩机,其效率和压力比。

氢质量:本节的重点是氢气纯度的重要性。氢质量分为水平,如3(纯度99.9%),3.5(纯度99.95%),5(纯度99.999%)。尽管氢质量研究提供信息,他们不提供质量和成本之间的相关性。值得注意的是,气体净化成本确认为一个小分类成本动因的成本动因。

运营成本:OPEX通常报道每年资本支出的比例,通常在1.5%至5%之间不等。这种差异来自于不同类型的电解槽,预测价格的发展,在不同的国家和不同的制造商。

堆栈一生和重置成本:堆栈的寿命根据电解槽不同类型和预测开始日期。报告建议把堆栈重置成本的资本支出计算,以确保准确性。

堆栈退化:占堆栈退化,项目建议使用平均特定时期的能源需求计算方法。在贴现现金流分析的情况下,降低个人的时间可以考虑。

提出了简化方法的目的是双重的:首先,为未来的研究做准备,提供明确的指导,其次,阐明原因发表LCOH值之间差异观察和估计各种项目。

根据2023年德勤的全球绿色氢前景,清洁的氢的能力市场预计扩大到2030年1.7亿吨,2050年达到6亿吨。

今年3月早些时候,美国能源部宣布750美元资助的研究、开发和示范的努力显著降低清洁成本的氢。