面向海上风电的碱性电解水制氢系统热力学分析与优化设计

[目的]为了最大化利用电能与海水资源,针对海上风电的碱性电解水(AWE)制氢系统进行热力学分析和优化设计,研究工作压力、工作温度、碱液流量等对系统运行特性的影响。[方法]基于热力学、电化学及质量平衡模型,通过Aspen Plus软件建立碱性电解水制氢的热力学平衡模型,并与实验结果进行对比验证。[结果]结果表明,此方案碱性电解水制氢系统最佳工作压力和工作温度分别为9 bar和70℃,最佳碱液流量为1600 t/h。系统能量损失和㶲损随输入电流密度的增加而增加。碱性电解输入电流密度为3000 A/m^(2)时,系统能量效率和㶲效率分别为63.58%和57.27%,系统能量损失占总能量投入的26%,其中电解槽㶲损最高,占系统总㶲损的93.39%。[结论]通过该参数优化方法,可以得到合适的工作参数范围,能够为海上风电制氢参数选择提供参考。

制氢与掺混一体化系统全生命周期碳足迹评价与技术经济性评估

通过构建制氢与掺混一体化系统仿真模型,建立多能流、物料流数据的全生命周期清单,定量评价其技术经济与降碳潜力。基于平准化掺氢天然气成本和净现值分析模型,探讨能量效率、电流密度等关键技术参数及风电价格、原材料价格等经济参数对经济评价指标的影响,并进行技术经济性评估;基于全生命周期碳足迹评价模型,分析系统的降碳潜力。研究表明:原材料价格和电价是影响平准化成本的主要因素,风电交易电价平均每下降0.10元/(kW·h),平准化成本可下降149元/t;年产1.57万t绿色氢气和50.28万t天然气掺混的新改扩建项目净碳排放量为27816 t,与所掺氢气等热值的天然气总CO_(2)排放量为1334175 t/a。故此项目在经济技术和环境友好方面是可行的。