氫(qing)作為一(yi)種能(neng)源(yuan)載體(ti)可以支持一(yi)個更靈活、更有彈性和更綜合的(de)能(neng)源(yuan)系統，補充日益增長的(de)電(dian)氣化。它為供熱、運輸(shu)和工業等難(nan)以減排的(de)行業提供了長期脫碳的(de)機會，在這些行業，由于技(ji)術、經(jing)濟或地理(li)限制(zhi)，電(dian)氣化可能(neng)不(bu)適合。

下圖1顯示(shi)了整(zheng)個(ge)氫(qing)(qing)(qing)能源系(xi)統(tong)(tong)，其中(zhong)電(dian)(dian)(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)生(sheng)產以(yi)(yi)(yi)綠色突出顯示(shi)。電(dian)(dian)(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)是(shi)通(tong)(tong)過(guo)用電(dian)(dian)(dian)將純水分離(li)成氫(qing)(qing)(qing)和(he)氧分子而產生(sheng)的(de)。電(dian)(dian)(dian)解(jie)槽，或(huo)(huo)(huo)(huo)更準確地(di)說，電(dian)(dian)(dian)解(jie)電(dian)(dian)(dian)堆(dui)，是(shi)電(dian)(dian)(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)系(xi)統(tong)(tong)的(de)主(zhu)要電(dian)(dian)(dian)化(hua)學組件。電(dian)(dian)(dian)解(jie)電(dian)(dian)(dian)堆(dui)是(shi)電(dian)(dian)(dian)解(jie)系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)的(de)主(zhu)要部件，由水電(dian)(dian)(dian)供應、冷卻和(he)凈(jing)化(hua)等(deng)功能所需的(de)輔助部件支撐。從電(dian)(dian)(dian)解(jie)堆(dui)中(zhong)產生(sheng)的(de)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)通(tong)(tong)過(guo)分離(li)和(he)干燥(zao)過(guo)程進行凈(jing)化(hua)，而氧氣(qi)被(bei)釋放到大(da)氣(qi)中(zhong)，或(huo)(huo)(huo)(huo)者可(ke)以(yi)(yi)(yi)被(bei)捕獲(huo)或(huo)(huo)(huo)(huo)儲存以(yi)(yi)(yi)供應其他(ta)工(gong)(gong)(gong)業(ye)過(guo)程。氫(qing)(qing)(qing)可(ke)以(yi)(yi)(yi)通(tong)(tong)過(guo)燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(可(ke)用于電(dian)(dian)(dian)力或(huo)(huo)(huo)(huo)運輸應用)直(zhi)接用于發(fa)電(dian)(dian)(dian)，也可(ke)以(yi)(yi)(yi)燃燒產生(sheng)熱量，也可(ke)以(yi)(yi)(yi)用作化(hua)工(gong)(gong)(gong)或(huo)(huo)(huo)(huo)工(gong)(gong)(gong)業(ye)過(guo)程原料。它也可(ke)以(yi)(yi)(yi)以(yi)(yi)(yi)氣(qi)體或(huo)(huo)(huo)(huo)液(ye)體的(de)形(xing)式儲存，以(yi)(yi)(yi)后用于發(fa)電(dian)(dian)(dian)，以(yi)(yi)(yi)緩解(jie)能源需求的(de)高(gao)峰。在未來，氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)可(ke)能會被(bei)注入(ru)天然氣(qi)國家輸送(song)系(xi)統(tong)(tong)，提供天然氣(qi)的(de)低(di)碳替代(dai)品(pin)，盡管這取(qu)決于有關(guan)混合的(de)立法(fa)獲(huo)得(de)批準。

圖1：氫能源系統

與(yu)采用(yong)碳捕獲(huo)、利用(yong)和(he)儲(chu)存(CCUS)技術的(de)(de)天然(ran)氣制氫相比，電(dian)(dian)解制氫的(de)(de)一個關鍵優勢在(zai)于，它在(zai)生產(chan)過程中不(bu)會產(chan)生排放。電(dian)(dian)解制氫還補充了(le)不(bu)斷增長的(de)(de)可(ke)再生能源容量，使剩余的(de)(de)電(dian)(dian)力生產(chan)能夠用(yong)于制氫，而(er)不(bu)是以高(gao)成本去削(xue)減電(dian)(dian)網的(de)(de)供應(ying)。然(ran)而(er)，電(dian)(dian)解目前(qian)是最昂貴(gui)的(de)(de)制氫方法，盡管由于規模經濟和(he)可(ke)再生電(dian)(dian)力變得更(geng)便宜(yi)，預計這將(jiang)在(zai)未來幾年減少。

如上圖(tu)1所示(shi)，電解制氫(qing)可(ke)(ke)以通過(guo)一系列電力(li)來源(yuan)產生，包括直接(jie)(jie)(jie)電網(wang)連(lian)接(jie)(jie)(jie)，直接(jie)(jie)(jie)連(lian)接(jie)(jie)(jie)到(dao)(dao)可(ke)(ke)再(zai)(zai)(zai)生能源(yuan)或電網(wang)/直接(jie)(jie)(jie)連(lian)接(jie)(jie)(jie)電力(li)的(de)(de)(de)混合。然(ran)而，只有直接(jie)(jie)(jie)連(lian)接(jie)(jie)(jie)到(dao)(dao)可(ke)(ke)再(zai)(zai)(zai)生能源(yuan)才能保證零碳(tan)電力(li)，隨著更多(duo)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)再(zai)(zai)(zai)生能源(yuan)發電連(lian)接(jie)(jie)(jie)到(dao)(dao)國家(jia)電網(wang)，預計(ji)未(wei)來十年電網(wang)排放對氫(qing)氣生產的(de)(de)(de)影響(xiang)將(jiang)減少(shao)。越來越多(duo)的(de)(de)(de)人正在研究(jiu)海上(shang)(shang)風力(li)發電站的(de)(de)(de)海上(shang)(shang)氫(qing)氣生產，這將(jiang)需要更多(duo)的(de)(de)(de)管道將(jiang)氫(qing)氣輸送到(dao)(dao)使(shi)用點。

以下為未來氫氣生產的形式：

未來的電解制氫氣生產系統可能有幾種不同的形式，這取決于系統的規模，是位于陸地上還是海上，以及氫氣生產是集中還是分散。在這個階段，形式的組合是不確定的，但可能是以下一些元素的組合:

1、大規模海上制氫

氫氣可以在海上集中平臺上生產，也可以在利用海上風力的單個渦輪機內生產。這些系統的規模可能從100兆瓦(MW)到幾吉瓦（GW）不等。這種類型的生產可能由海上風電開發商主導。這些系統既可以通過新的或現有的管道將天然氣輸送到陸上，也可以直接向海上地下儲存庫供應氫氣，或者直接從能源島出口到全球各地。下(xia)圖2顯示了這樣一個系統。

圖2：大規模海上制氫

2、海上風電在陸地的大規模制氫

如果電網足夠強大，海上風能開發商可能會選擇電力而不是氫。在這種情況下，大規模生產可以位于沿海地區，利用岸上的電力，并在限制時間內支持電網。這些系統的規模可能從100兆瓦到幾吉瓦（GW）不等。與海上生產一樣，這些氫氣可以通過新的或現有的管道運輸，直接向海上地下儲存供應氫氣，或者通過附近的港口設施出口全球各地。下圖(tu)3顯示了這樣一個系統。

圖3：大規模陸地制氫

3、大規模集中生產

氫氣生產可能會集中部署在有多余的用于電解槽的關鍵部件，電力和水等地區。這些地區可以接入大容量電網，或者直接連接陸上可再生能源，如風能或太陽能光伏。由于它們的電網連接，它們可以以產量運行，以確保穩定的生產。這些系統的規模可能從100兆瓦到千兆瓦不等。集中生產很可能通過管道輸送到大型儲存設施、需求中心或出口終端。下(xia)圖4顯示了這樣一個系統。

圖4：大規模集中制氫

4、小規模分散生產

有幾種不同的分散式氫氣生產模式。這些系統可以由當地的可再生能源系統供電，以滿足當地的工業需求。或者它們可以位于城市地區，并連接到電網，為當地的交通樞紐提供彈性的氫氣生產。這些系統的規模可能從幾兆瓦到100兆瓦。這些很可能還需要某種形式的本地存儲。下圖5顯示了這樣一個系統。

圖5：小規模分散式(shi)氫(qing)氣生產模式(shi)

文章來源：氫眼所見
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