氢气运输与海底电缆输电对比研究

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一个国际研究小组试图确定在氢气运输和高压海底电缆中,哪种形式的能量载体是隔海相望的国家间实现能源运输的最经济方案。

科学家们强调,一般来说,无论从功率还是距离的角度,电力传输的相对成本都高于燃料运输。不过,他们希望评估这一原则是否也适用于通过海底管道或由船舶以液化和压缩状态运输氢气。他们还指出,将氢气转化为电能并非不存在能量损失,运输氢气的不同方式可能因电价不同而具有不同的成本。他们指出,“无论距离多远,主要能量损失都来自于电解过程。对于长距离而言,通过管道输送氢气的普及程度影响不可忽略。”

研究人员还首度评估了在哪些条件下,电解氢发电方式有望比纯输电方案更便宜。

学者们概述了三种不同电价假设下的四种不同方案,分别是$20/MWh或$5.6/GJ;$40/MWh或$1.1/GJ;以及$60/MWh或$16.7/GJ。具体来说,“前两种方案评估了在被浅水或深水隔开的两岸之间传输2 GW电力的情况,而余下两种方案则分析了在浅水和深水区,一个靠近海上风电场的海上平台与内陆之间如何传输600 MW电力。”

他们的分析表明,当两岸之间的距离较远时,氢气运输的竞争力会增加,具体增加情况取决于电价。例如在第一种方案中,即“岸到岸浅水”,在$20/MWh电价假设下,短距离传输电能的最便宜选择是电缆。但要跨越1690公里的距离时,氢气运输成为最有竞争力的方案。而对于$40/MWh的价格假设,氢气管道在距离超过2100公里后成为最佳选择;而在$60/MWh时,这一门槛提高到2480公里。

在被称为“岸到岸深水”的第二种方案中,研究者发现者这三个门槛距离分别为760公里、960公里和1160公里。

在两种海到岸方案中,第一种“海到岸浅水”方案发现氢气替代方式分别在3640公里、3960公里和4250公里后变得更加适宜;而在第二种“海到岸深水”方案中,氢气运输的优势分别在1990公里、2150公里和2320公里后体现出来。

研究小组发现,“对于浅水和深水的海到岸情况,在功率等级为600 MW的情况下,电缆显然是最好的能量载体。相比之下,对于功率等级为2,出口端电价低于$40/MWh($11.1 /GJ)的岸到岸方案,在距离超过2000公里的浅水域和1200公里的深水域,液化氢船的氢气替代方案比电力方案具有更好的前景。”

这份报告还总结说,短距离的最佳LCOE方案是海底电缆,而当距离超过1000公里且电价较低时,用船舶运输氢气更为可取。研究人员肯定地说,“从这些分析结果可以看出,根据所做的假设,压缩氢运输船的替代方案在未来并没有很好的适用前景,除非有一些颠覆性的技术突破,大幅降低相关电价成本或提高此类船舶的运力。”

不过,压缩液化氢运输船之所以仍然具有吸引力,是因为它们几乎可以在任何地方输出能源,而且与海底电缆相比,电解厂和液化厂网络扩展起来相对容易。研究的共同作者Rafael d’Amore-Domenech告诉《光伏》杂志,“我认为,氢气和电缆这两种能量载体都有特定的优势范围,在不同情境下表现各有优劣。”他补充说,未来可能会出现更多的化学能载体,根据每种应用的边界条件,排名会有所不同。我不认为它们会相互竞争,相反,我认为在未来的绿色经济中,各种各样的替代方案将互补共存。” 这项研究结果发表在期刊《Applied Energy》上的《海上大规模输电:电能和氢能作为能量载体的生命周期成本比较》一文中。研究团队由挪威科技大学(NTNU)和西班牙马德里理工大学的科学家组成。

来源:www.pv-magazine.com

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