核心概念
綠氫作為長期儲能方式,可以降低中國零碳電力系統的成本,並為難以減排產業提供具有成本效益的燃料和原料。
摘要
書目資訊
Yang, H., He, G., Masanet, E., & Deshmukh, R. (2023). Role of hydrogen in decarbonizing China’s electricity and hard-to-abate sectors. Applied Energy, 345, 120804. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.120804
研究目標
本研究旨在探討綠氫在中國實現零碳電力系統和減排難以減排產業中的作用和成本效益。
研究方法
研究人員使用 GridPath 電力系統模型,模擬分析了中國在 2050 年實現零碳電力系統的不同情境,包括綠氫作為長期儲能、與其他低碳技術的協同作用,以及綠氫在電力系統和難以減排產業的耦合應用等。模型考慮了技術成本、能源效率、儲存容量、電網和氫氣管道建設等因素。
主要發現
- 綠氫作為長期儲能方式,可以將零碳電力系統的平均成本降低 17%。
- 電網和氫氣管道的擴建以及充足的地下儲氫容量是降低電力成本的關鍵。
- 核能、碳捕獲與封存(CCS)和直接空氣捕獲(DAC)等技術可以與綠氫協同作用,進一步降低零碳電力系統的成本。
- 將電力系統和難以減排產業的綠氫基礎設施耦合起來,可以比獨立運營的系統節省 7% 的能源成本。
- 如果天然氣和煤炭價格持續上漲,綠氫的成本將與甚至低於化石燃料制氫的成本。
主要結論
綠氫在中國實現零碳電力系統和減排難以減排產業方面具有巨大潛力。通過政策支持、技術創新和基礎設施建設,綠氫可以成為中國能源轉型的關鍵驅動力。
研究意義
本研究為中國制定綠氫發展戰略提供了重要的參考依據,並強調了綠氫在實現碳中和目標中的重要作用。
研究限制與未來研究方向
- 未來氫能和其他可再生能源技術的成本存在不確定性。
- 未考慮難以減排產業中新終端使用技術的投資成本。
- 燃料/原料氫需求的預測存在不確定性。
- 假設省際間可以建設無限容量的輸電線路,這可能與實際情況不符。
- 未考慮氫氣和甲烷等上游排放以及光伏和風力發電機制造過程中的碳排放。
未來研究可以進一步探討氫能技術成本下降、儲氫技術突破、氫能基礎設施建設、氫能應用場景拓展等方面的影響。
統計資料
綠氫作為長期儲能方式,可以將零碳電力系統的平均成本降低 17%。
電網和氫氣管道的擴建以及充足的地下儲氫容量是降低電力成本的關鍵。
將電力系統和難以減排產業的綠氫基礎設施耦合起來,可以比獨立運營的系統節省 7% 的能源成本。
如果天然氣價格上漲至每百萬英熱單位 13 美元以上,煤炭價格上漲至每噸 2.5 美元以上,綠氫的成本將與甚至低於化石燃料制氫的成本。
到 2050 年,中國難以減排產業的燃料/原料氫需求預計將達到 4,100 太瓦時(1.24 億噸)。