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应用于库尔马的具有氢储能的风光混合系统的技术和经济可行性分析 张瑞钰 王艳 华北电力大学热能与动力工程学院电站设备状态检测与控制教育部重点实验室 摘要：本文研究了库尔马地区一个单机风－PV混合并结合压缩了的氢气储存系统的可行性分析。库尔马年平均的太阳能和风能分别为1784kwh/和932kwh/。本文研究了负荷为69 /d和储能为483的系统。系统中额外的电量用于电解水产生氢气。根据它们的可靠性和成本来选取系统中混合物的组分。按现值计算的现金流量和标准能源成本（LEC）分析作为经济分析的准则。文中分别分析了在系统中PV占100%、60%、12%和0时混合系统的配置经济性。当PV在系统配置中占100%时，系统的标准能源成本（LEC）最低为AU$2.52/。氢气产生的成本是AU$692/GJ，其中总项目成本的52%用来电解氢。因此，降低电解氢的成本将降低总成本。 关键字：风－PV混合系统 新能源储存 氢气 经济分析 1.前言 1.1背景 新能源如太阳能、风能和潮汐能被划为间歇能源。间歇资源在能源产生中具有很强的短期性和季节性。因此，能源的储存是必要的：在对能量需求少的时期储存的多余能量用于满足能量需求较大的时期，以便确保间歇能源的全面利用。新能源结合储存的能源为确保单机的应用提供了一个更好的可行系统。在郊区用化石作为燃料的单机发电厂，成本高并对环境造成污染。用柴油发电的单机系统和用新能源储存的单机系统对比显示，新能源和先进能源储存结合可使成本相当大程度降低。 新能源储存技能包括蓄电池、氢储能技术和超导性无电阻磁体能量储存技术（SMES），飞轮、先进的电化学储能和以泵水和压缩空气形式的储能。 目前的单机系统，尤其是小型功能系统，一般用蓄电池储能。常用的是成本较低的铅酸蓄电池。然而，它们并不能证明是节约能源的。镍镉电池也已经被用于这些系统中，这些电池都自我放电，因此随着储存时间的增加其效率将会降低。蓄电池对于长期的能量储存是不利的这在参考文献2和3中有叙述，在文献4中引用了Nayar和Wicher电池。SMES和先进的电化学储能技术是新技术仍在研究阶段。飞轮不适宜作为长期的能量储存系统，其他储存系统如水泵储能已经在单机系统中应用了。然而，这个储能系统主要依靠场所。 氢（最轻、最简单和在自然中存在大量氢元素）通过改变它的状态条件（温度、压力和阶段），在不同固体和液体混合物（金属混合物、碳元素、铝氧化物、硼氢化物、沼气、甲醇，碳氢化合物）中的化学或者理疗化学将其储存。氢诸多的储存方法由于个别需求而给它们提供了更好的发展机会。根据Schnurnberger等以氢气形式储存的电能是自动化系统电能储能的唯一选择。电能储存系统通过年成本对比显示出，对于长期储能，氢储能比电池储能成本低。因此，在新能源中氢是一个好的储能介质。 LNG/LPG对比可知用氢气是安全可靠的。在系统漏气时发生爆炸的可能性低一些。如果通气合适氢不易向下挤压且在燃料燃烧中没有毒气产生。在参考文献（3）中解释了单机系统中氢利用的详细解释和利用它的一些益处。氢的适应性使它作为燃料用在现有的一些改造的I－C机中。 利用氢作为燃料供给边缘无电地区的能源需求几乎还没有先例。本文考虑了用间歇新能源发电并用产生的电生产制氢和储存氢的可行性和经济性。 1.2 水解 水解（水电解）是利用新能源产生氢气的一种方法。在这个方法中系统中产生的电用于分离水形成水和氧，产生的氢气可以为以后的利用被储存。目前氢电解的能源效率大约是55%。如果采用先进的技术效率可达到70% ，在不同文献中氢电解的效率大致范围是60%-93% 主要因为电解质不同而不同。根据Rosen和Scott，在无燃料化石为基础的氢气产生过程中产生氢气的效率最高，这个过程更适合于间歇能源。当用一个可以变化的电解供给系统且它们自我控制能力固有稳定时，则电解氢气不需要控制元素。对电解而言正确合理的资源（光电- PV和WECS）可以减少对电解地理条件及设备的需求。然而，由于从间歇资源产生的电能进入电解质的波动性，因而缩短了它们的寿命。 1.3项目客观条件 项目客观条件目的是决定技术的可行性和在库尔马地区履行风电混合单一系统的经济分析。风电混合单一系统为库尔马每天提供69kwh电能并利用系统产生的额外电能电解氢，电解出的氢被储存以便以后利用。储存的氢作为燃气轮机燃料发电。 1.4项目分析 雪山水疗院Ltd是坐落在库尔马首都附近的教育和文化中心地带。（水平线上786米，纬度S36度21分13秒，经度E148度57分27秒）这个中心为来访者和对雪山项目有热情者提供了信息，此项目的目的是用风电混合系统去满足建筑的负荷需求并利用氢储存额外能源，此项目为公众展示了新能源利用的一个示范性项目，同时为库尔马科休斯科山国际公