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氫能綜合能源系統設計及應用規劃平臺

2025-06-03 15:43:56
云上高博會 http://www.502d.xyz
所屬領域:
新能源與節能環保
項目成果/簡介:

“雙碳”目標下,氫能的開發利用成為應對全球氣候變化、保障國家能源安全、實現低碳轉型的重要途徑之一,預計到 2060 年氫能在我國能源消費結構中占比超過 10%。受能源政策、市場以及相關氫能利用技術的驅動,氫能為綜合能源系統中難以實現電氣化的行業和應用提供了更多可行和適用的選擇,本項目旨在通過氫能綜合能源系統設計及應用規劃平臺,為政府機構、能源集團和綜合能源服務商等客戶提供應用場景分析、氫能系統設計、綜合能源系統規劃以及涵蓋經濟性、可靠性、能效及清潔性能的系統全方位量化評估等服務。

項目內容主要涵蓋氫能相關工藝流程及系統設計、氫能綜合能源系統,前者針對包括堿性電解槽(ALK)、質子交換膜電解槽(PEM)、固體氧化物電解槽(SOC)等核心部件及電廠輔助系統(BOP)在內的氫能本體系統優化設計,后者側重于集成氫能子系統的多場景系統全流程選型、定容以及運行策略優化。

創新點

1、基于多時間多周期多目標優化和混合整數優化等技術手段,考慮風光等可再生能源間歇性和瞬時波動性、多時間周期“能量——質量”平衡等約束,兼顧系統設計與運行策略雙層影響對氫能綜合能源系統進行優化設計。

2、基于提出的多能流系統統一建模理論方法對系統內部多異質物質和能源進行建模,通過分段線性化和變量替代等策略成功構建混合整數線性規劃模型,考慮設備和系統的非線性變工況特性對系統規劃的影響。

3、突破不同流程工藝與能源系統單獨規劃或簡單疊加的技術現狀,基于統一建模理論提出多能源系統整體建模與運行控制方法。

4、提出考慮多重不確定因素的全局敏感性分析及魯棒優化方法,突破了傳統局部敏感性分析方法僅能考慮單一不確定因素,難以在多因素耦合變化環境下設計可靠供能系統的瓶頸。

應用范圍:

該項成果主要應用于氫能領域及綜合能源系統領域。應用場景主要包括:

1)園區級冷熱電氣氫聯供微能源網;

2)“沙戈荒”等新能源大基地電氫/燃料聯產系統;

3)“深遠海”離網/并網型新能源開發場景;

4)交通載運裝備動力系統等能源交通應用場景;

5)清潔“電熱氫/燃料”聯產支撐的鋼鐵冶金等工業應用場景。

效益分析:

從綜合能源服務角度來看,目前我國綜合能源服務市場正處于發展初期,有著巨大的市場潛力,相關資料顯示,2018 年綜合能源服務市場規模達到了 4.77 萬億元,2021年估計市場規模將接近 萬億。綜合能源系統建設如火如荼,助力實現 2030“碳達峰”和 2060“碳中和”目標大有可為。

從氫能利用來看,國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(20212035 年)》提出,到 2025 年,中國氫能產業基本掌握核心技術,和制造工藝,燃料電池車輛保有量約 萬輛,部署建設一批加氫站,可再生能源制氫量達到 10萬~20 萬噸/年,實現二氧化碳減排 100 萬~200 萬噸/年。根據中國氫能聯盟數據,2019年全國氫能產值達到 3000 億元,結合近幾年新增項目情況,初步統計測算 2021 年全國氫能產值規模超過 3100 億元。根據中國氫能聯盟資料,預計到 2050 年,中國氫能產業產值規模有望達到 12 萬億元,將成為引領經濟發展的新增長極。根據市場估計,未來氫能規劃估計每年至少 10 億的市場。

通過氫能系統規劃平臺,旨在為政府機構、能源集團和綜合能源服務商等客戶提供場景分析、系統設計、綜合能源系統規劃以及涵蓋經濟性、可靠性、能效及清潔性能的系統全方位量化評估等服務。

氫能規劃估計每年至少 10 億的市場,公司穩定經營后預計占有 5%市場份額,營業額可達到 5000 萬元,按照 40%計算利潤為 2000 萬,屆時開始進入到下一發展階段即氫能綜合能源服務市場。

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