【摘 要】
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在“碳达峰、碳中和”国家战略目标驱动下,中国能源行业积极响应能源转型政策,减少化石能源的使用,加大对氢能的开发利用。然而,目前我国制氢产业仍处于初步发展阶段,在生产成本、资金、政策支持等方面仍存在许多不足。当前是中国制氢产业发展及规模化推广的重要时期,因此,本文对我国不同制氢技术的综合效益进行评价,有助于制氢产业的绿色转型和高质量发展。首先,本文阐明可持续发展理论与技术经济分析理论,介绍制氢技术的
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在“碳达峰、碳中和”国家战略目标驱动下,中国能源行业积极响应能源转型政策,减少化石能源的使用,加大对氢能的开发利用。然而,目前我国制氢产业仍处于初步发展阶段,在生产成本、资金、政策支持等方面仍存在许多不足。当前是中国制氢产业发展及规模化推广的重要时期,因此,本文对我国不同制氢技术的综合效益进行评价,有助于制氢产业的绿色转型和高质量发展。首先,本文阐明可持续发展理论与技术经济分析理论,介绍制氢技术的分类,归纳总结不同技术的技术特性,并从氢能产量、技术发展现状以及应用领域等方面对氢能产业发展现状进行阐述。其次,本文通过考虑投资成本、运维成本、财务成本、替换成本、税收成本及制氢量等参数构建多因素平准化制氢成本模型(LCOH),对不同制氢技术进行全面的经济性评价以及成本构成分析。结果表明:(1)化石能源制氢技术的经济性具有绝对优势。由于我国“富煤少气”的能源国情,煤制氢技术更具竞争力。化石能源制氢技术耦合CCS技术处于中等水平。电解水制氢技术由于电力来源及电解槽类型不同,其经济性存在显著差异。因电价及利用小时数的不同,采用核电进行电解水制氢的LCOH最小,采用光伏进行电解水制氢的LCOH最大。(2)各制氢技术的成本构成中,初始投资成本和运营成本中的原料成本占比最大。再次,本文构建能源消耗总量模型以及碳排放模型,以评估各制氢技术的能源效益和环境效益。结果表明:(1)灰氢技术类型中,煤制氢技术的能源消耗量最高。绿氢技术类型中,电解槽类型不同,其电解水制氢技术的能源消耗总量存在差异。(2)当电力来源为煤电时,电解水制氢的碳排放总量最大。煤制氢和天然气制氢次之。新型制氢技术的碳排放总量普遍较低。PEM电解槽的制氢效率略低于ALK,因此当电力来源相同时,以绿电为来源的PEM电解水制氢技术的碳排放总量大于ALK。化石能源制氢耦合CCS后的碳排放总量,将大幅度下降至与电解水制氢接近。最后,基于可持续发展理论,本文引入社会效益指标,从经济—能源—环境—社会四个维度构建了制氢技术综合效益评价指标体系,采用CRITIC法确定指标权重,并利用逼近于理想值的排序方法(TOPSIS)对14种不同制氢技术进行综合评价,核电+ALK排序最靠前,化石能源制氢的排序最为靠后。综合效益评价为投资者选择合适的制氢技术提供定量参考,促进制氢产业绿色高速发展。
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