-
生物通官微
陪你抓住生命科技
跳动的脉搏
生物通官微
陪你抓住生命科技
跳动的脉搏
混合光伏/风电系统中电解槽技术的氢能生产经济性评估：碱性、质子交换膜与固体氧化物电解槽的对比分析
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年06月03日 来源：International Journal of Hydrogen Energy 8.1
编辑推荐：
为解决可再生能源制氢成本高、技术路线选择困难的问题，研究人员开展了混合光伏/风电系统中碱性电解槽(AEL)、质子交换膜电解槽(PEMEL)和固体氧化物电解槽(SOEL)的对比研究。通过构建财务模型评估净现值(NPV)、内部收益率(IRR)和氢平准成本(LCOH)，发现AEL最具经济性(LCOH 2.67�/kg)，且90%风电+10%光伏的混合系统最优。该研究为绿色氢能规模化部署提供了关键技术选择依据。
在全球碳中和背景下，绿色氢能被视为实现能源转型的关键载体。然而当前96%的氢产量仍依赖化石燃料，水电解制氢成本居高不下成为主要瓶颈。尤其当可再生能源电力波动性遇上不同电解槽技术的性能差异，如何选择最优技术路线成为产业界难题。摩洛哥凭借优越的风光资源条件和战略区位优势，正积极布局绿氢产业，但缺乏针对混合可再生能源系统耦合不同电解槽技术的系统性经济评估。
为解答这一关键问题，研究人员开展了混合光伏/风电系统中三种电解槽技术的对比研究。通过构建包含资本支出(CAPEX)、运营支出(OPEX)、能源消耗等参数的财务模型，综合评估了碱性电解槽(AEL)、质子交换膜电解槽(PEMEL)和固体氧化物电解槽(SOEL)的经济性。研究采用净现值(NPV)、内部收益率(IRR)、债务偿还覆盖率(DSCR)等核心指标，并创新性地将动态现金流分析与平准化氢成本(LCOH)计算相结合。
关键技术方法包括：(1)建立涵盖建设期、运营期的全生命周期财务模型；(2)基于摩洛哥Tangier地区实测风光数据设计280MW电解槽匹配252MW风电+250MW光伏的混合系统；(3)对比三种电解槽在效率(52-90%LHV)、最小负载(5-20%)等关键参数的差异；(4)引入碳信用机制评估环境效益。
电解槽技术对比
AEL展现出最佳经济性，其NPV达503,374k�，IRR为16.94%，主要得益于较低的材料成本和成熟产业链。PEMEL虽具备快速响应优势(1秒内调节)，但因贵金属催化剂导致CAPEX较高。SOEL虽能实现80-90%的超高效率，但高温运行(600-1000°C)导致材料退化加速，维护成本显著增加。
最优能源配置
90%风电+10%光伏的混合系统LCOH最低(2.67�/kg)，较纯光伏系统降低26%。这归因于摩洛哥风电年利用小时数(4828h)远超光伏(2355h)。研究特别指出，电解槽最低运行负荷限制显著影响系统经济性，AEL的20%最低负荷使其在低辐照时段产能受限。
成本敏感性
CAPEX是影响LCOH的最关键因素，当电解槽价格下降80%(预计2030年实现)，SOEL的LCOH可降至2.3-2.7�/kg。电价每降低0.01�/kWh，LCOH可减少0.38-0.41�/kg。
环境效益
该混合系统在全生命周期可减少678.6万吨CO2排放，相当于获得2.39亿欧元碳信用收益。若配套氧副产品销售，LCOH可再降低0.43�/kg。
这项研究首次系统评估了混合可再生能源系统中三类电解槽技术的经济性差异，为投资者提供了关键技术选型依据。特别值得注意的是，尽管AEL当前最具成本优势，但随着技术进步，PEMEL和SOEL将在特定应用场景展现竞争力。研究成果为摩洛哥等风光资源丰富地区制定绿氢发展战略提供了量化支撑，对加速全球能源转型具有重要参考价值。论文提出的财务模型框架还可拓展应用于其他新兴能源技术的经济性评估。
生物通微信公众号
知名企业招聘
