基于孤岛电解技术的氨生产的技术经济评估：以西澳大利亚为例

《Energy Technology》：Techno-Economic Evaluation of Islanded Electrolysis-Based Ammonia Production: A Western Australia Case Study

绿氨作为可持续能源系统的重要载体，其孤岛式电解生产在偏远地区具有应用潜力。本研究针对西澳大利亚地区，通过集成电化学模型和不同负荷率分析，对比固体氧化物电解（SOEL）与质子交换膜电解（PEMEL）的技术经济性。结果显示SOEL在满载时效率达64.3%，部分负荷仍保持63.3%，经济成本分别为1084和1191美元/吨，验证了孤岛式绿氨生产的可行性。

　　

摘要

绿色氨是一种有前景的能源和氢载体，也是未来可持续能源和原材料系统中的潜在构建模块。然而，其生产过程需要大量的可再生能源。由于潜在的生产地点通常位于电网连接不足的偏远地区，基于间歇性可再生能源发电的孤岛式生产方案受到了广泛关注。对于这类方案而言，所使用的电解技术的部分负荷运行特性对实现经济高效的运行至关重要。本研究对西澳大利亚地区采用孤岛式电解技术生产氨进行了技术经济评估。特别关注了不同的部分负荷运行情景，并对比了多种电解技术。为此，建立了一个综合了电化学电池模型以及不同降负荷能力考虑的详细过程模拟模型。结果表明，在满负荷运行条件下，固体氧化物电解（SOEL）的效率最高，可达η_process = 64.3%；而基于质子交换膜电解（PEMEL）的氨生产效率仅为η_process = 56.0%。即使在部分负荷运行比例较高的情况下，SOEL的效率仍能达到η_process = 63.3%。通过后续的经济模型分析（考虑了电解设备成本和使用寿命），得出了孤岛式氨生产的净生产成本（NPC）。结果表明，对于PEMEL而言，净生产成本为1084美元/吨；而对于固体氧化物电解技术，净生产成本为1191美元/吨。从中期来看，孤岛式绿色氨生产在经济上是可行的，这突显了其在生产成本方面的竞争力以及较高的规划可靠性，相较于传统氨生产方式具有明显优势。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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