高天然气价格使最优制氢转向核能

2021-11-04 11:14  来源:中国同位素与辐射行业协会    核能制氢  国际原子能机构

国际原子能机构的一项新研究表明,当天然气价格远高于过去十年普遍较低的水平时,核能将是生产清洁氢气的最具成本效益的手段。该研究强调了低碳能源多样化组合对清洁能源成功转型的重要性。



一些国家正在寻求核过程,以大规模和具有成本竞争力的规模生产低碳氢。
 
国际原子能机构的一项新研究表明,当天然气价格远高于过去十年普遍较低的水平时,核能将是生产清洁氢气的最具成本效益的手段。该研究强调了低碳能源多样化组合对清洁能源成功转型的重要性。
 
利用国际原子能机构的新能源系统建模框架(FRAMES),该研究发现,随着天然气价格的上涨,生产低碳氢的最佳技术组合将转向核能和可再生能源,而不再使用有或没有碳捕获和储存的天然气。虽然这项研究的重点是一个特定的国家,但其结果可以普遍适用于其他能源市场。
 
“这种转变发生在天然气成本大大低于欧盟、英国和亚洲部分地区的情况下,大约每百万英热单位10到15美元。”进行这项研究的国际原子能机构核工程师弗朗西斯科•甘达表示。他指的是,这些市场最近的现货价格创下纪录高位,每百万英热单位(100万英热单位是全球使用的衡量天然气能量含量的指标)的价格介于35美元至40美元之间。
 
框架研究在下个月的联合国气候变化会议之前进行,国际原子能机构将举办几场活动,强调核能对实现《巴黎协定》和《2030年可持续发展议程》目标的贡献。清洁氢作为可靠的低碳能源组合的一部分,越来越被视为在清洁能源转型中发挥关键作用。
 
作为天然气平均价格的基准参考,框架研究使用了6美元/百万英热单位,这是去年春天在最近价格飙升之前欧洲等市场的近似价格。这也是最近URENCO/Aurora在2050年对英国市场进行的“零碳经济下的脱碳氢”研究中使用的价格,该研究表明,核能与可再生能源合作可以降低氢生产的整体系统成本。
 
氢是宇宙中最丰富的元素,但以纯形式生产氢用于工业过程,从生产合成燃料和石化产品到制造半导体和燃料电池电动汽车,是能源密集型的,目前几乎完全使用化石燃料,主要是天然气,在一种叫做蒸汽甲烷转化炉的设备中。为了减少每年生产9000万吨氢气对环境的影响,并着眼于进一步扩大生产以实现气候目标,一些国家正在寻求大规模、具有成本竞争力的低碳氢气生产核工艺。
 
当天然气价格上升到每百万英热单位20美元以上,框架研究表明,产氢的最佳方法成为可再生能源和传统核电站的电解氢和热过程,最终可以由先进的高温核反应堆(HTRs)提供。
 
国际社会对高温的兴趣正在增加,因为预计它们将为工业应用提供具有成本效益的电力和高温。HTRs于20世纪70年代在德国首创,目前正在几个国家开发,日本取得了重大进展,中国最近在山东省成立了第一个HTR单元。中国计划最终在该地点和其他省份部署更多的HTRs,将发电和工艺热结合起来,用于工业和其他应用,包括制氢生产。
 
框架目前正在用于国际原子能机构对综合能源系统的内部分析。它提供了关于核能对当前和未来电力系统的潜在好处的定量分析,这对追求或考虑将核能作为其实现净零目标的解决方案的一部分的国家来说特别有兴趣。
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