中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (9): 94-102.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202401031
• 海上风电制氢技术经济、规划运行及政策机制 • 上一篇 下一篇
收稿日期:
2024-01-07
接受日期:
2024-05-27
出版日期:
2024-09-28
发布日期:
2024-09-23
作者简介:
刘钟淇(1981—),女,博士,高级工程师,从事新能源开发与利用、能源转型、农村能源等研究,E-mail:zhongqi-liu@geidco.org
基金资助:
Zhongqi LIU(), Yao LIU, Jinming HOU
Received:
2024-01-07
Accepted:
2024-05-27
Online:
2024-09-28
Published:
2024-09-23
Supported by:
摘要:
深远海风电具有资源丰富、利用小时数高、不占用陆上土地等优势,对于推动实现碳达峰碳中和具有重要意义。以深远海风电为核心的海上能源岛,通过“海上风电+”的融合发展模式,能够提高海域综合利用率,提升整体效益,降低开发成本。建设以深远海风电为核心的能源岛,涉及漂浮式海上风电等能源开发技术、电制氢(氨)等能源综合利用技术、柔性直流输电和管道输氢等能源外送技术。介绍以深远海风电为核心的能源岛总体构成,比较分析适用于深远海风电为核心的能源岛大规模能源外送的输电技术,分别测算了汇集
刘钟淇, 刘耀, 侯金鸣. 以深远海风电为核心的能源岛能源外送经济性分析[J]. 中国电力, 2024, 57(9): 94-102.
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设备名称 | 参数 | 造价/ 亿元 | ||
海上换流变 (含升压变、阀体、直流断路器等) | 35 kV/220 kV, 容量180 MV·A的4组和容量240 MV·A的2组升压变 AC/DC:220 kV/±320 kV, | 9.95 | ||
直流海缆 | 100 km, | 10.30 | ||
150 km, | 15.45 | |||
200 km, | 20.60 | |||
陆上换流变 (含连接变、阀体、直流断路器等) | DC/AC:±320 kV/500 kV, | 8.80 |
表 1 基于柔性直流技术的输电方案参数和造价
Table 1 Parameters and cost of VSC-HVDC-based transmission scheme
设备名称 | 参数 | 造价/ 亿元 | ||
海上换流变 (含升压变、阀体、直流断路器等) | 35 kV/220 kV, 容量180 MV·A的4组和容量240 MV·A的2组升压变 AC/DC:220 kV/±320 kV, | 9.95 | ||
直流海缆 | 100 km, | 10.30 | ||
150 km, | 15.45 | |||
200 km, | 20.60 | |||
陆上换流变 (含连接变、阀体、直流断路器等) | DC/AC:±320 kV/500 kV, | 8.80 |
传输距离/km | 年送电量/(亿kW·h) | |||||
2023年 | 2030年 | 2050年 | ||||
100 | 38.808 | 38.808 | 43.659 | |||
150 | 38.674 | 38.674 | 43.508 | |||
200 | 38.540 | 38.540 | 43.358 |
表 2 柔性直流输电方案每年到岸送电量
Table 2 Onshore power supply per year based on VSC-HVDC
传输距离/km | 年送电量/(亿kW·h) | |||||
2023年 | 2030年 | 2050年 | ||||
100 | 38.808 | 38.808 | 43.659 | |||
150 | 38.674 | 38.674 | 43.508 | |||
200 | 38.540 | 38.540 | 43.358 |
项目 | 2023年 | 2030年 | 2050年 | |||
100 km输电成本 | 0.075 | 0.056 | 0.033 | |||
100 km到岸度电成本 | 0.715 | 0.336 | 0.173 | |||
150 km输电成本 | 0.089 | 0.067 | 0.040 | |||
150 km到岸度电成本 | 0.729 | 0.347 | 0.180 | |||
200 km输电成本 | 0.103 | 0.078 | 0.046 | |||
200 km到岸度电成本 | 0.743 | 0.358 | 0.186 |
表 3 技术快速进步情景下能源岛采用柔性直流输电方案的成本
Table 3 Cost of VSC-HVDC transmission scheme for energy island under rapid technological progress scenario 单位:元/(kW·h)
项目 | 2023年 | 2030年 | 2050年 | |||
100 km输电成本 | 0.075 | 0.056 | 0.033 | |||
100 km到岸度电成本 | 0.715 | 0.336 | 0.173 | |||
150 km输电成本 | 0.089 | 0.067 | 0.040 | |||
150 km到岸度电成本 | 0.729 | 0.347 | 0.180 | |||
200 km输电成本 | 0.103 | 0.078 | 0.046 | |||
200 km到岸度电成本 | 0.743 | 0.358 | 0.186 |
主要参数 | 2023年 | 2030年 | 2050年 | |||
AWE制氢效率/(kW·h·kg–1) | 57 | 55 | — | |||
PEMEC制氢效率/(kW·h·kg–1) | — | 50 | 45 | |||
AWE寿命/年 | 10 | 10 | 10 | |||
PEMEC寿命/年 | 10 | 10 | 10 | |||
AWE造价/(元·kW–1) | — | |||||
PEMEC造价/(元·kW–1) | — | |||||
电解槽综合造价/亿元 | 20 | 30 | 20 |
表 4 考虑技术进步的电解水制氢相关参数
Table 4 Related parameters of hydrogen production by AWE considering technological progress
主要参数 | 2023年 | 2030年 | 2050年 | |||
AWE制氢效率/(kW·h·kg–1) | 57 | 55 | — | |||
PEMEC制氢效率/(kW·h·kg–1) | — | 50 | 45 | |||
AWE寿命/年 | 10 | 10 | 10 | |||
PEMEC寿命/年 | 10 | 10 | 10 | |||
AWE造价/(元·kW–1) | — | |||||
PEMEC造价/(元·kW–1) | — | |||||
电解槽综合造价/亿元 | 20 | 30 | 20 |
项目 | 成本 | |||||
2023年 | 2030年 | 2050年 | ||||
制氢+100 km管道 | 42.487 | 21.232 | 10.569 | |||
制氢+150 km管道 | 42.980 | 21.615 | 10.870 | |||
制氢+200 km管道 | 43.500 | 22.001 | 11.173 |
表 5 不同离岸传输距离的制氢与输氢总成本
Table 5 Total cost of hydrogen production and delivery for different offshore transport distances 单位:元/kg
项目 | 成本 | |||||
2023年 | 2030年 | 2050年 | ||||
制氢+100 km管道 | 42.487 | 21.232 | 10.569 | |||
制氢+150 km管道 | 42.980 | 21.615 | 10.870 | |||
制氢+200 km管道 | 43.500 | 22.001 | 11.173 |
外送方案 | 成本 | |||||
2023年 | 2030年 | 2050年 | ||||
制氢+100 km管道 | 1.070 | 0.535 | 0.266 | |||
100 km柔性直流到岸 | 0.715 | 0.336 | 0.173 | |||
制氢+150 km管道 | 1.082 | 0.544 | 0.274 | |||
150 km柔性直流到岸 | 0.729 | 0.347 | 0.180 | |||
制氢+200 km管道 | 1.095 | 0.554 | 0.281 | |||
200 km柔性直流到岸 | 0.743 | 0.358 | 0.186 |
表 6 不同离岸输氢与输电方案的成本比较
Table 6 Cost comparison of hydrogen transmission and power transmission schemes for different offshore transport distances 单位:元/(kW·h)
外送方案 | 成本 | |||||
2023年 | 2030年 | 2050年 | ||||
制氢+100 km管道 | 1.070 | 0.535 | 0.266 | |||
100 km柔性直流到岸 | 0.715 | 0.336 | 0.173 | |||
制氢+150 km管道 | 1.082 | 0.544 | 0.274 | |||
150 km柔性直流到岸 | 0.729 | 0.347 | 0.180 | |||
制氢+200 km管道 | 1.095 | 0.554 | 0.281 | |||
200 km柔性直流到岸 | 0.743 | 0.358 | 0.186 |
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