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葡萄牙风电驱动制氢的技术经济评估与地理信息系统图谱构建
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年07月02日 来源：International Journal of Hydrogen Energy 8.1
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为解决可再生能源间歇性及氢能生产成本问题，葡萄牙研究人员基于88个气象站23年高精度风速数据，通过GIS空间插值技术构建了该国首个风电制氢图谱。研究表明最优区域氢平准化成本(LCOH2)低至3.258�/kg，年产能达2256吨（113kg/kWh/年），证实风电-电解系统在葡萄牙兼具技术可行性与经济竞争力，为能源转型提供重要决策依据。
全球气候危机正迫使能源体系加速转型，而风电作为最具潜力的可再生能源之一，却面临间歇性供电的先天缺陷。氢能因其能量密度高、储存便利等优势被视为破解这一难题的"绿色钥匙"，但高昂的生产成本始终制约其规模化应用。葡萄牙作为欧洲风电渗透率达39.5%的先行者，其政府计划2030年前投资13亿欧元建设Sines氢能项目，但全国范围内风电制氢的详细潜力图谱仍属空白。
葡萄牙气象海洋研究所（IPMA）联合多国团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表研究，首次基于88个气象站23年实测数据，采用典型气象年（TMY）建模与地理信息系统（GIS）空间分析技术，对20MWe标准风电场的制氢潜力开展全境评估。通过构建包含风速分布、发电量、氢产量及平准化成本（LCOH2）的多维图谱，发现葡萄牙大陆平均风速达7.26m/s，最优区域氢成本仅3.258�/kg，年产能超2256吨，单位能耗产氢量达113kg/kWh/年。
材料与方法
研究团队整合IPMA提供的88个气象站1999-2021年逐时风速数据，通过TMY算法筛选代表性气候年份。采用WindFarmer软件模拟20MWe风电场发电量，耦合质子交换膜电解槽（PEM）模型计算氢产量。运用ArcGIS进行克里金空间插值，构建250m分辨率氢生产潜力图谱，并引入平准化成本模型（含CAPEX/OPEX）进行经济性评估。
结果与讨论
空间分析显示北部沿海地区表现最优，风速峰值达9.5m/s对应最高产氢量。技术经济指标显著优于光伏制氢方案（LCOH2降低0.218�/kg），与邻国摩洛哥光伏制氢成本（4.97$/kg）相比更具竞争力。研究特别指出，即便在风电渗透率较低的内陆地区，氢成本仍可控制在4.5�/kg以下，证实全域开发可行性。
结论
该研究创建的首个国家级风电制氢图谱为葡萄牙实现2030年80%可再生能源目标提供精准导航。3.258�/kg的突破性成本使葡萄牙在欧盟氢能市场占据优势地位，研究成果可直接指导Sines项目等重大基建布局。方法论层面，开发的"气象数据-能源模拟-GIS映射"技术路线为全球类似研究建立新范式，尤其对海岸线长、风资源丰富的国家具有重要借鉴价值。
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