海上风能和氢气一体化

如何进行扇区耦合可以支持一个有弹性的脱碳Europe C O N T E N T 41. SUS tainable Hydrogen Production:欧盟脱钩效应的核心色调 2.不同国家的要求不 同 积 分 模 型S8 3.通风前的挑战W I D E S P R E A D A D O P T I O N1 2 1 34. ENERGY SYS TEM INTEGR ATION for未 来 海 上 风 电 场 5. PL AYERS的IMPAC T价 值 链1 4 1 5C o n c l u s i o n 菲利普视图顾问、战略和组织巴黎viel. philippe @ adlittle. com FLORENCE CARLOT合作伙伴，能源和公用事业布鲁塞尔carlot. florence @ adlittle. com LAURENT Blondeau业务分析师、战略和组织布鲁塞尔blondeau. laurent @ adlittle. com AMAURY KLOSSA合作伙伴，能源和公用事业巴黎klossa. amaury @ adlittle. com YORAN VAN HOUDT业务分析师、战略和组织布鲁塞尔vanhoutt. yoran @ adlittle. com Julien Pluchet校长，旅行和运输巴黎pluchet. julien @ adlittle. com SAM CLAUWAERT能源与公用事业经理布鲁塞尔clauwaert. sam @ adlittle. com E X E C U T I V E S U M M A R Y 探 索 海 上 风& 氢 积 分 模 型 绿色氢将是世界的关键推动者之一走向完全脱碳。这种可持续能源源可以作为能量载体，并提供无碳替代化石燃料，主要是天然燃料天然气，从而提供重工业和重工业-可行的脱碳运输部门替代。欧盟已经接受了这种可再生能源作为车辆的来源，以实现其脱碳目标并设定了生产一半氢气的目标到2030年当地需求。 根据分析，亚瑟·D·利特尔(ADL)得出的结论是，一种可行的、具有成本效益的方法在欧洲生产这种未来的氢需求将通过使用海上风能，因为这种能源来源自然、干净、丰富。此外，这种混合模型提供了许多好处，例如节省成本、有效的扩展机会，以及额外的灵活性来源，可以帮助解决电网约束。最有利的实现此混合模型的设置将因国家，因为它在很大程度上依赖于地方权力市场动态和地理特征(水深、到岸边的距离等)此外，这种转变将影响整个能量价值链，细致的战略评估对所有受影响的球员都至关重要。 1. S U S TA I N A B L E H Y D R O G E NP R O D U C T I O N：A C O R N E R S T O N EO F E U D E C A R B O N I Z AT I O N 非洲，可以依靠充足的阳光来生产来自大规模太阳能光伏的氢气(PV)字段。然而，这在许多欧洲的部分地区。欧洲人也没有大陆有足够的水力发电或地热潜力产生其巨大的氢需求。 许 多 国 家关 注 氢,良 好 的 理 由 氢的受欢迎程度正在不断增长世界。根据世界经济论坛，氢可以占到到2050年，占全球能源使用量的12%。目前最大的生产者（和消费者）全世界的氢，并已认识到氢能将成为世界六大重点产业之一未来。除了中国，美国和欧盟还宣布了大规模投资计划促进清洁氢气的发展生产和消费。其他国家，然而，像非洲的摩洛哥和纳米比亚一样海湾国家，如阿拉伯联合酋长国(阿联酋)和沙特阿拉伯，已经制定了战略决定将自己定位为净出口商绿色氢。这几个例子表明国家可以定位自己关于氢的非常不同-驱动的未来，展示了战略这种新能源的重要性。 一 个 关 键 的 考 虑是 海 上 风水 平 成 本能 源 然而，海上风力可能会带来一种可行的欧洲的解决方案，如北方等地区和波罗的海有强风和浅层海岸线，使它们适合部署海上风电场以具有成本效益的方式。海上风电的条件是总体比陆上风更有利，因为大陆人口稠密，风一般，比离岸更强大，更稳定在陆地上。一个关键的考虑因素是海上风电的均衡能源成本(LCoE)，在欧洲仍然比陆上风能或太阳能更大PV。然而，如图1所示，氢欧洲海上风电生产提出了推动其使用的四个主要优点其他可再生能源案例，如作为陆上风能或太阳能光伏： 海 上 风 是A有 希 望 可 更 新能 源 来 源 2022年，欧洲96%的氢气被生产出来使用天然气（灰色氢气），导致大量的二氧化碳排放。这个生产过程是不可持续的，即使排放的二氧化碳被捕获（蓝色氢）。所谓的绿色氢气是通过电解产生的使用可再生电力的水。为此过程中，欧洲需要大量的可再生能源在已经被生产来使其电力脱碳supply. Some countries, such as in the Gulf or 1.生产稳定性 2.增加能源产生 3.不断增长的财务激励 4.地理扩展和整合机会 -在短期内，绿色氢需要额外的补贴和财政激励措施具有成本竞争力。 经 济 上 有 活 力长 期 选 择 对于要考虑的绿色氢燃烧应用，它必须是成本-与其他形式的氢竞争。到分析这一潜力，水平化成本不同氢类型的氢(LCoH)已经预测了未来几十年(见图2)。绿色氢方案使用一个真实的海上风电场的参考案例，Hornsea 2（一个1, 320兆瓦的风电场，距离89公里shore)，取配置的平均成本与海上和陆上电解槽。对灰色和蓝色征收的关税和税收氢情景遵循目前的立法由欧盟委员会决定。结果表明绿色氢气产生自海上风电场有可能成为从长远来看，具有成本竞争力。 图2中的分析涉及氢重工业中天然气的替代品和重型运输，而不是作为能源储存。在这个阶段，自然气体没有被定量吸收作为欧洲立法重点的比较逐步淘汰其在工业过程中的使用。 分析得出的主要结论包括: -绿氢的LCoH生产自海上风电场的成本将达到56%到2050年减少，主要来自海上风电LCoE和电解槽成本(>总成本降低的60%将于2030年举行）。-来自海上风电场的绿色氢气具有成本竞争力的潜力从长远来看，灰色和蓝色氢（2050年）。 此外，虽然天然气价格不是预计将大幅增加(可以从常规的灰色和蓝色氢图2中的预测)，排放二氧化碳的成本(例如，税收、抵消、捕获)将显著在未来几十年增加。此外，虽然天然气价格可能非常不稳定，但生产绿色氢气在当地提供了一种可能减轻潜在损害的方法价格波动。应该注意的是，所有重工业和重型运输基础设施（如管道、流程、引擎）目前是为化石燃料设计的，这必须适用于氢的最终使用。 L最大能量损失使 氢 气 成 为无 效 的 我 的 声 音生 产电 气Y 分析得出的主要结论包括: -海上风电的LCoE目前超过陆上风能和太阳能光伏，但将成为在不久的将来，一个具有成本竞争力的选择(2030). 绿色氢呈现的第二个用例是储存能量并提供能量的可能性额外的灵活性，可以作为电网平衡机制。因此，评估用例所需的第二次分析海上风能和氢气一体化是绿色氢与其他的比较传统能源作为电力最终产品。这里的一个重要注意事项是常规可再生能源的限制，不能作为灵活性机制这些本身就是间歇性的。因此，如果可再生能源可用，他们的用于电力生产将永远是优先于氢气，进行比较氢和天然气最相关。图3显示了预测的LCoE不同的电源随着时间的推移。 -绿色氢气产生的电力(来自海上风电场)可能有一个相对于碳排放的竞争性LCoE未来的替代品。 此外，随着重新电气化氢，约40%的总能量损失在这个过程中。这些巨大的能量损失使氢气是一种低效的生产方法电，最好用作气体形式的最终产品。 不同离岸的盈利能力情景风电场配置。在短期内(2030)，一个传统的风电场销售100%向电网提供的发电量将仍然实现更大的净现值(NPV)比包括氢的配置生产。这一结果源于氢作为一种将通过“成本”出售的产品加“方法和绿色氢的事实仍然是最昂贵的分子表单。这些元素使大型标记需要匹配传统的NPV如图4所示，风电场似乎不切实际。 财 务 激 励需 要 刺 激短 暂 的 收 养术 语 而海上生产的绿色氢气风有可能成为一种成本-从长远来看，有竞争力的能源，它与之相比，仍然会遭受更高的成本简而言之，传统能源term. The absence of this financial incentive将风电场重新配置为氢气-生产中心在分析中得到了证实 2. D I F F E R E N T C O U N T R I E S R E Q U I R ED I F F E R E N T I N T E G R AT I O N M O D E L S 并 非 所 有 国 家应 该 采 取 行 动构 建 潜 力海 上 风 场对 于 绿 色 氢 气生 产 用 于海 上 风 是与 国 家 相 关 尽管海上风能提出了一个有希望的绿色制氢前景欧洲，并非所有国家都应该对此采取行动opportunity. In addition to the potential to build海上风电场，其他三个因素影响一个国家耦合海上风电的潜力氢： 3.绿色产能和成本竞争力 氢与其他可再生能源相比源。产生的氢气的一部分可以用作一种灵活性机制在需要时向电网添加电力(称为P2H2P或“动力到氢气到动力”)。做所以用绿色氢目前更多价格比其他可再生资源在大多数欧洲的部分地区。随着LCoE的发展不同的来源，如图3所示，绿色氢的扇形耦合可能成为从长远来看，具有成本竞争力。 1.脱碳优先。一个国家 必须进一步对其电力系统进行脱碳将需要出售的最大部分海上风电场产生的电力。另一方面，一个国家已经-脱碳电力供应，放置一个更多的关注重磅的脱碳-关税运输或重工业可以使氢气生产是可行的。与此相关，一个国家的当地氢气的准备基础设施和网络也是至关重要的潜在的采用。 集 成 模 型海 上 风 带氢 生 产 2.国家和海洋的地理。 氢气管道更便宜比电缆公里，而这成本优势随着距离的扩大而扩大从岸上增加，使模型风力发电场远时更具吸引力从岸上(当离岸电解槽是使用)。因此，氢气管道提供扩展机会，即使可用靠近海岸的空间充满了现有的风电场（或其他基础设施）。风力远离海岸的农场也给国家获得更强和更稳定的风速度。此外，类型和深度海床也起作用。此外，海上风能制氢是更具吸引力的财务和实际当主要用途(在工业中网站)靠近一个国家的海岸线。 在评估经济可行性和使用时与海上氢气整合的案例：风电场，各国必须考虑不同集成模型。三种模型是可能的，它们都提供了各自的优势和缺点（见图5）。表1提供了这些不同的评估models. The selection of a model will be very情况和国家依赖，因为那里不是一刀切的策略选择最合适的模型。到评估不同型号的吸引力，使用了三个不同的维度：成本-有效性、灵活性和可扩展性。 这三个关键维度在以下情况下至关重要国家评估哪种整合模式最好适合其特定的原型： 2.集中式海上风电场 海上电解槽。第二个配置捕获产生的功率通过集中的海上风电场海上平台。这个平台房屋集中的电解槽，产生氢气并通过将其传输到岸上氢管道。配置类似于目前传统的近海风电场设置，但这里是离岸变电站被一个近海取代电解站和电力出口电缆被氢气管道取代。 1.带陆上电解槽的海上风电场。 在这个模型中，来自海上风电的电力农场在海上变电站被捕获并通过传统的传播到岸上电力出口电缆，与传统电缆一样海上风电场。一旦陆上，电力电缆连接到陆上变电站和氢电解槽。在这里，决定是为了向电网或生产氢气作为能源储存或氢气供应。 成 本 评 估集 成 模 型 3.带海上电解槽的海上风电场 在涡轮上。设置类似于集中式离岸模型，但其特点是直接在涡轮机上产生氢气通过较小的电解槽。这种配置是特别有利的，因为设置促进试点项目，并提供有利的技术规格。作为技术的漂浮式风力涡轮机仍在发展，数量众多正在启动试点项目，提供测试on -涡轮制氢。在涡轮上配置只