摘要
工业脱碳需要将可再生能源大规模整合到那些传统上灵活性有限、热量需求高且严重依赖化石燃料的能源密集型过程中。在这种情况下，储能技术（包括热能储存、电能储存以及以氢气作为能源载体的方式）成为实现可再生能源供应与工业过程需求相匹配的关键解决方案。本文提出了一个动态的技术经济框架，将不同行业的能源特性与储能系统的规模及经济性能联系起来。研究评估了多种储能技术，其中氢气被视作一种适用于长时间能量缓冲的高温热能脱碳方案。以一个年能源需求为5吉瓦时（GWh）、热能与电能占比分别为80%和20%的典型工业设施为例，分析了在太阳能与能源需求比例逐渐增加（20%至60%）的情况下，各种储能技术的性能。结果表明，电池与氢气相结合的混合储能系统在整体性能上优于单一储能技术。当可再生能源占比达到20%时，年度能源成本可降低16.6%至33.8%；占比达到40%时，这一比例提升至30.0%至49.6%；占比达到60%时，能源成本可降低43.4%至62.8%。随着可再生能源利用率的提高，这种混合储能方案相对于最佳单一储能方案的优势平均从13.5%增加到28.0%。总体而言，该研究确定了与规模相关的可行性阈值，并指出在当前技术和市场条件下，中小型工业设施是最适合实施此类技术的应用场景。
