核能制粉氢:可靠且经济高效

作者: Himanshu Patni

2024年1月13日

2023年10月,美国政府宣布为七个旨在生产氢气的区域中心提供70亿美元的资金。这些中心旨在通过将氢气生产从传统工艺(涉及在高压下用蒸汽烹饪甲烷)转移开来,从而减少碳足迹。相反,这些中心将以燃烧时产生水作为废气的方式生产氢气。能源部 (DOE) 为包括生产商和客户在内的中心提供资金,旨在共同建设储罐、管道和其他基础设施。这些中心的目标是通过使其更易于获取和更具可持续性来促进氢气的采用。

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各主要参与者开始利用核能生产氢气,政府提供补贴以降低其生产成本,从而提高了粉色氢气的需求。Constellation于2023年5月在全美首个百万瓦示范规模的核动力清洁制氢设施开始生产。该最先进的设施表明了通过无碳核能生产氢气以减轻气候危机影响的重要性。Nine Mile Point的清洁制氢系统每小时使用1.25兆瓦的零碳能源运行,每天生产560公斤的清洁氢气。这个数量足以满足工厂的运营氢气需求。此外,它将为Constellation车队中其他清洁能源中心的潜在大规模部署提供模型,这些部署将清洁氢气生产与存储和其他现场用途相结合。

此外,根据法国银行Lazard的说法,与使用连接到可再生能源的绿色氢气设施相比,使用核能驱动的电解槽可能会降低美国氢气的生产成本。该银行的常规平准化能源成本报告指出,使用核电站产生的电力生产的氢气(也称为粉色氢气)的平准化氢气成本 (LCOH) 可能低至0.48美元/公斤,并且根据美国的《通货膨胀削减法案》(IRA) 授予补贴,使用100兆瓦的碱性电解槽。

另一方面,即使有补贴,绿色氢气也只能产生最佳情况下的LCOH为0.83美元/公斤(使用碱性电解槽),这是基于陆上风电场的平均平准化能源成本计算得出的。如果没有补贴,粉色氢气的LCOH将在2.75-5.29美元/公斤之间,具体取决于氢气工厂的规模(在20-100兆瓦范围内)和所使用的电解槽技术。绿色氢气的范围为3.47-7.37美元/公斤。核电站可以实现的更高容量系数是导致LCOH差异的主要原因。

绿色氢气工厂只能达到55%的容量系数,而粉色氢气设施由于核电稳定的基本负荷电力特性,可以达到高达95%的容量系数,这与可再生能源的可变和间歇性电力供应形成对比。这意味着,与绿色氢气设施相比,粉色氢气工厂每安装千瓦时电解槽容量可以多生产近63%的氢气。

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结论

粉色氢气是一种利用核能生产的氢气,它有可能在美国的清洁能源未来中发挥重要作用。美国政府已通过各种举措和补贴来降低粉色氢气的生产成本,从而表明了对粉色氢气的支持,使其在发电和供暖等各个行业中与其他形式的氢气和化石燃料更具竞争力。然而,粉色氢气的发展面临着挑战,例如公众对核能的看法以及较高的初始资本成本。此外,由于拜登政府可能会限制税收抵免,因此美国粉色氢气生产的未来尚不确定。

尽管存在这些挑战,美国能源部已宣布为氢气中心提供资金,预计这将促进清洁氢气产业的发展。美国的粉色氢气补贴和最近的生产显示了开发可持续和具有竞争力的清洁能源的前景。然而,需要进一步的支持和投资才能充分实现粉色氢气在美国能源领域的潜力。

根据UnivDatos Market Insights的分析,对清洁能源日益增长的投资是由全球粉色氢气市场形势推动的。根据他们的“粉色氢气市场”报告,全球市场在2023年至2030年的预测期内,复合年增长率为31%,到2030年将达到276.7亿美元。

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