氢燃料电池系统成本怎么核算？你需要一个建模仿真工具

报道：在全球能源革命与转型背景下，氢气作为能源利用的发展空间开始显现，氢气制取与可再生能源相结合成为氢能产业今后发展的重要方向。

根据相关统计，2017年全球制氢市场规模约1153亿美元，消耗的能源约占全球能源消费总量的3%，预计2022年有望增至1547亿美元。2017年全球96%的氢气来自化石能源直接制氢，其中天然气制氢占49%，石油制氢占29%，煤制氢占18%，仅4%来自电解氢或化工、冶金等工业副产氢。

就当前的技术水平来看，氢储能的效率往往只能达到30%-50%，能量转换率低，技术难点主要是电解水制氢过程中，大量的能量被转化成了热能，进而被白白浪费掉。但是，对于风力发电、光伏发电这类间歇性的可再生能源，氢储能则是一个非常理想的解决方案。

以风电场制氢储能技术为例，其核心思想是当风电充足但无法联网需要弃风时，利用风电将水电解制成氢气，将氢气储存起来；当需要电能时，将储能的氢气通过不同方式（内燃机、燃料电池等）转换为电能输送到网上。

当前，我国氢能产业处于发展初期，氢气主要来自煤制氢，“灰氢”变“绿氢”面临技术及经济性挑战，在可再生能源电站中，受变量影响因素多，如何合理配置氢能系统达到最优方案需要经过多种复杂测算，根据不同变量影响，需要进行成百上千次的模拟和结果比较,而这些过程，现在用一款软件就可以简化。

HOMER Pro是一款用于微电网、远程公用事业和各种规模分布式发电系统的技术经济优化工具，由HOMER Energy公司设计开发，适用于风、光、储、燃气、生物质等多种能源形式。在储能模块中，包含了目前火热的氢能技术。其核心的多能源混合优化模型可以给用户提供不同系统设计方案间关键优化因素的比较，如成本效益、供应弹性、效率等，便于用户做出最终决策，降低投资风险。

以非洲某项目为例，HOMER Pro为当地一远程电信站的能源配置进行了设计分析，在光伏和小型风力发电机两种可能的电源下，对储能锂电池和氢燃料电池两种系统配比进行了计算和分析。

在该模型中，Homer Pro对多档风速和氢能系统的成本进行了敏感性分析。在氢能系统中，可再生能源发电在满足负荷之后的余电进入电解槽，电解槽产生氢气进入储氢罐。当可再生能源不足，无法满足负荷时，燃料电池则通过燃烧氢发电供给负荷。

在该案例中，将电解槽和储氢罐的初始成本和置换成本与燃料电池成本做了关联，分析了原成本，成本的75%、50%、25%以及无成本的情景。基于不同的敏感性因素组合，在每种情景模式下，HOMER Pro都计算出了初始成本最低的基准系统方案以及净现值最低的最优系统方案。

以此图为例，当氢能系统成本为0，风速为4m/s时，基准方案配置为光伏0.6kW,0.55kW小风机2台，0.6kW电解槽，0.4kW氢燃料电池，净现值为20870美元，平准化度电成本为$1.82/kWh；最优方案配置为光伏1.5kW,0.8kW电解槽，0.4kW氢燃料电池以及12kg的储氢罐，净现值为17636美元，平准化度电成本为$1.55/kWh，其内部收益率(IRR)为17%，投资回报率（ROI）为38%，投资回报期为9.4年。

与此同时，最佳系统类型结果图显示，氢能系统的价格必须大幅下降，才能与储能锂电池系统竞争。只有在不使用风电，完全使用光伏，且储氢罐成本几乎为零的时候，HOMER Pro才推荐仅配置氢燃料电池系统作为储能系统。

在一些情况下，初始成本最低的基准系统方案同样也可能是净现值最低的最优系统方案，以该案例为例，从HOMER Pro中导出所有系统方案并根据净现值进行排序，得到整体最优方案为当氢能系统成本为0，风速为8m/s时，配置0.55kW小风机2台，0.4kW电解槽，0.4kW氢燃料电池以及2kg储氢罐。在通过按度电成本（COE）排序后，可以发现度电成本方案与净现值最低方案一致。

以上仅是HOMER Pro众多应用中的一个案例，HOMER Pro具有强大的功能，如果你未曾使用过这款产品，可能还需要一个学习试用的过程。HOMER能源公司为更好地服务于中国市场，现已委托北京瑞科同创能源科技有限公司为其在中国地区的独家代理，如果你需要学习试用这款软件，可以与瑞科科技取得联系。

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