全球主要国家氢能发展战略分析北大核心CSCD

全球氢能已进入产业化快速发展新阶段,欧美日韩等20多个主要经济体已将发展氢能提升到国家战略层面,相继制定发展规划、路线图以及相关扶持政策,加快产业化发展进程。本文分析总结了日本、德国、韩国、美国、澳大利亚等国家氢能发展战略,提炼了深度脱碳、保障能源安全和实现经济增长3个发展氢能核心驱动力;基于碳中和目标成为国际共识以及全球地缘政治的扰动分析了氢能发展定位、氢源结构过渡、多元应用场景、产业发展阶段4个方面的趋势。主要国家统筹考虑资源禀赋、技术和产业基础、市场需求等多方面因素,因地制宜推动氢能技术攻关与产业化发展,对我国氢能产业高质量具有重要参考价值。本文从加强国家层面氢能战略引导、加大关键核心技术攻关力度和加速多元化场景示范应用3个方面提出了贯彻落实《氢能产业发展中长期发展规划(2021—2035年)》的建议。     

碳中和目标下电解水制氢关键技术及价格平准化分析

随着低碳清洁氢发展成为全球共识,各国制氢技术路线均立足本地氢源潜力和未来氢能产业需求,呈现低碳氢、清洁氢到可再生氢的梯次发展趋势。电解水制氢技术的发展是低碳清洁氢气供给的突破口。该文首先对电解水制氢技术进行综述,介绍包括美国、日本、欧洲等国家电解水制氢技术路线图和技术指标目标;然后深入分析国内电解水技术发展现状,并与国外技术水平进行了差距量化对标,在此基础上提出我国电解水制氢潜在的技术路线;最后分析目前中国平准化低碳清洁氢成本,并且对中国2020～2050年平准化低碳清洁氢成本进行了预测。降低低碳清洁氢气平准化价格,需要从技术、商业模式创新等多方面协同发力,从而发挥其在能源转型及深度脱碳方面的作用。     

国内外氢能产业合作新模式分析与展望

在"双碳"目标背景下,氢能产业迎来前所未有的发展机遇,涌现了一批具有行业特色的新兴合作模式和业态.氢能产业合作新模式是未来氢能市场形成的重要组成部分,对新模式的研究有利于研判氢能产业发展方向.本文通过对国内外氢能全产业链的合作新模式进行分析,总结当前合作模式的运行机理,分析了各类模式的优势、劣势及发展前景.结合模式特点...     

计及调峰辅助服务的风电场/群经济制氢容量计算

针对“双碳”目标下风电深度消纳及电网灵活性提升的规模化风电制氢经济容量配置问题,该文提出计及调峰辅助服务的风电场/群经济制氢容量计算方法,实现单个风电场及省级风电最佳制氢容量计算。在计及电解水制氢系统规模化成本效应的情况下,以净现值最大为目标,考虑电网调峰需求,构建制氢容量经济优化目标函数,对电解水制氢系统的初始投资成本、制氢电价、氢气售卖价格、电解槽转化率和设备退化率等参数进行敏感性分析,并在其基础上预测未来风电场/群制氢经济性。通过吉林省49个风电场进行算例分析,结果表明,风电制氢参与调峰辅助服务市场能够在最大化消纳风电、提升电网动态调节能力的同时,计算出49个风电场及吉林省省级最佳经济制氢容量。该文为风电场/群制氢容量配置提供有效计算方法。     

新能源制氢电力电子变换器综述

新能源发电与氢能相结合是实现"碳达峰"与"碳中和"目标的重要途径之一,其中,电力电子变换器被广泛应用.为了实现电解制氢系统高效运行,要求电力电子变换器具有低压大电流能力、低输出电流纹波、高降压比及高可靠性等特点.文中首先分析了电解器模型,并对目前商业化电解器的特点及技术指标进行研究.然后,对新能源电解制氢系统,包括碱性电解器、质子交换膜电解器和固体氧化物电解器中的电力电子变换器进行了整理和分类,并对各类拓扑进行了分析和对比.同时,对电力电子变换器在新能源制氢中潜在的应用、存在的问题以及发展的方向进行了讨论和总结.     

"双碳"目标下我国低碳清洁氢能进展与展望

2020年是氢能发展加速之年.中国国家主席习近平在第75届联合国大会期间提出,中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和.应对气候变化的脱碳愿景逐步成为氢能大规模部署的最重要驱动力.但我国目前在碳中和战略下氢能产业发展目标和路径尚不明确,本文应用情景分析方法和长期能源替代规划(LEAP)模型的计算,对我国交通、工业、建筑与发电等领域的氢能进行需求分析测算,研究结果表明,为实现2060年碳中和目标,我国氢气的年需求量将从目前的3342万吨增加至1.3亿吨左右,在终端能源体系中占比达20％.随着深度脱碳需求的增加和低碳清洁氢经济性的提升,氢能在工业、交通、建筑与发电等领域逐步渗透,氢能供给结构从化石能源为主的非低碳氢逐步过渡到以可再生能源为主的清洁氢,并将提供80％氢能需求.2060年,低碳清洁氢供氢体系二氧化碳减排量约17亿吨/年,约占当前我国能源活动二氧化碳总排放量的17％.     

电力系统氢储能关键应用技术现状、挑战及展望EI北大核心CSCD

深入挖掘氢储能在电力系统中的应用潜力,进而推进其在电力系统中的规模化应用是电力行业能源结构转型与深度脱碳的重要技术路径之一。为加速构建新型电力系统,该文首先归纳分析构建氢储能与电力系统耦合结构,并从电解水制氢、氢气储输、氢气发电和电解槽/燃料电池模型构建4个方面阐述氢储能关键技术发展现状;其次,以氢储能在电力系统“源–网–荷”各环节应用场景为主线,梳理回顾目前国内外电–氢耦合技术取得的进展;最后,对氢储能支撑新型电力系统构建中存在的技术挑战与未来重点技术发展方向展开探讨,旨在为电力系统中氢储能应用技术的研究提供借鉴与参考。