基本信息
- 项目名称：
- 风氢产业的开发与研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 经济
- 简介：
- 随着能源紧缺问题的日益严重，风能作为可再生的能源，正被广泛开发利用。而其间歇性、不稳定的特点，加上目前我国智能电网建设有限，导致许多大规模风电厂常常处于停产、半停产状态；大量多余风电无法并入电网，造成巨大浪费。基于此现象，本文提出了风电制氢的构想，将多余闲置的风电能转化成氢能以提高能源利用效率。并对此建立系列经济、环境指标、财务现金流估算模型，对风氢链项目的绩效进行评价，验证了其可行性与经济效益。
- 详细介绍：
- 我国目前已有累计装机全球第二的风电生产规模，本文首先分析了我国风电产能日后进一步扩大的趋势，提出了解决风电产能浪费的替代方案，即建立风氢产业链，有效利用风电来生产可存储、可运输的清洁液态氢能源。在提出该项目的可行性后，对适合不同地区的制氢厂规模、设备装机量建立了模型进行估算。在此基础上，建立了一整套，动态地从长期投资的角度建立了评价风氢链项目的模型。特别地，在现金流入模型中，对电网频率进行调整带来的支出减少、碳减排带来的环境收益进行了量化。本文还建立了一系列，并对其中一些指标进行了敏感性分析。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 我国目前风电产量达全球第二，然而受制于风力资源不稳定的特性，大量风电闲置造成了巨大浪费。本文针对此现象提出可行的解决方案。 本文首先分析了我国风资源分布及风电产能现状；而后提出替代方案—风电制氢；接着根据各地区风能历时曲线、制氢厂规模、设备装机量建立估算模型，阐释了在风电厂建设制氢厂的可行性；最后用净现值法动态地从长期投资的角度建立了评价风氢链项目的财务现金流估算模型，将环境收益进行了量化。
科学性、先进性及独特之处
- 风制电，电制氢是两个完全独立、各有利弊的生产环节，国内目前尚无完美的解决方案。本文大胆将这两个环节联系起来，创造性地在国内首次提出了在风电场建立制氢厂的构想，将剩余风电量用于制造可存储、可运输的清洁液态氢能源，形成风氢链生产系统。同时，本文创新性地在现金流入模型中加入了对电网频率进行调整带来的支出减少、碳减排带来的环境收益带来的现金流流入测算模型，量化了用于评价该项目的多项经济、社会、环境指标。
应用价值和现实意义
- 随着经济的不断发展，对能源的需求也在不断地上升，而碳能源的缺乏和对环境的污染、核能的安全隐患，使得人们不断地开发新能源。然而作为新能源之一的风电产业和氢能源的生产都在不同程度的存在着制约，不能大量的开发满足现实的需要。本文提出的风电产业链将风电产业和氢能源产业进行结合，解决了风电产业上网电量不稳定，产能过剩和氢能源制取耗能大的缺点，从而使我国的大量风能资源能够得到合理的利用，大量制氢也成为现实。
作品摘要
- 我国目前已有累计装机全球第二的风电生产规模，然而风力资源具有间歇性和不稳定性的特点，加上我国目前智能电网建设有限，导致多余风电量无法并入电网，使得许多投资巨大的风电厂常常处于停产和半停产状态，造成了巨大浪费。本文首先分析了我国风电产能日后进一步扩大的趋势，提出了解决风电产能浪费的替代方案，即建立风氢产业链，有效利用风电来生产可存储、可运输的清洁液态氢能源。在提出该项目的可行性后，对适合不同地区的制氢厂规模、设备装机量建立了模型进行估算。在此基础上，建立了一整套财务现金流估算模型，动态地从长期投资的角度建立了评价风氢链项目的模型。特别地，在现金流入模型中，对电网频率进行调整带来的支出减少、碳减排带来的环境收益进行了量化。本文还建立了一系列经济、环境指标对风氢链项目的绩效进行了评价，并对其中一些指标进行了敏感性分析。
获奖情况及评定结果
- 无
参考文献
- [1]申宽育．中国的风能资源与风力发电[J]．西北水电，2010，76-81 [2]中国风电产业发展现状及趋势研究[J]．中国风电产业网，2010 [3]郑尔历．关于酒泉风电场电力制氢可行性的探讨[J]．中国风电产业网，2010 [4]郑尔历．风电制氢与风电上网的利用效率比较[J]．中国风电产业网，2010 [5]曹玉贵．投资项目经济评价理论与方法[M]．郑州，黄河水利出版社，2006，4－8 [6]刘志东．西方项目经济评价理论与方法体系比较研究[J]．科技进步与对策，2006，175－174 [7]步学朋，徐振刚．化制氢现状及发展趋势[J]．工厂动力，2004，33－37 [8] 全球风能理事会发布．2008年全球风电市场统计[J]．中国风力发电信息网，2009 [9]Matt hias Altmann，Frank Richert．HYDROGEN PRODUCTION AT OFFSHORE WIND FARMS[J]．Offshore Wind Energy Special Topic Conference, Brussels, Belgium，2001 [10]Murat．Hydrogen generation from small-scale wind-powered electrolysis system in different power matching modes[J]．international journal of hydrogen energy，2010，35：10050-10059
调查方式
- 无
同类课题研究水平概述
- 一、我国学者研究方向主要集中在大规模非并网风电产业研究、国外风电制氢的理论与实践分析研究以及风电制氢在我国应用的可行性分析。 顾卫东（2008）提出大规模风电的应用及风电的自然特性决定风电市场必须走多元化发展道路，构建大规模非并网风电产业体系，是风电多元化发展的重要基础。非并网风电拓宽了风电应用领域，可大规模应用于以电解铝为重点的有色冶金工业、盐化工氯碱产业、海水淡化、规模化制氢制氧以非金属为原料的精深加工等高耗能产业。并推动风机运营维护、风电场运行管理、海上风电场观光旅游、风电项目投融资管理以及与非并网风电相关的金融保险等服务产业快速发展。 张碧航、周晓宏（2009）根据风能特有的间歇性、不规则性的特点，通过改进的特殊的电路设计，模拟风力发电机的电流输出特性，试验当电压、电流等量发牛波动时，水电解制氧设备的氧气、氧气的产生率随风电输出功率的变化情况，同时考察整套装置运行的稳定性和可靠性，为非并网风电大规模应用于水电解制氢制氧的工业化生产奠定基础。 郑尔立（2010）分析了酒泉风电场风电上网电量不稳定和产能过剩的主要问题，对风电制氢在酒泉风电场应用的可行性进行分析，并且比较了风电制氢和风电上网的风能利用效率，风电制氢对风能利用率显著提高。 二、国外学者的研究思路首先是对风电制氢的可行性进行分析，其次深入定量的研究不同地区的风能蕴含量、氢能源产量及氢能源价格的估计，最后完整地建立各种风氢能源混合系统及评价。 S.A. Sherif、F. Barbir和T.N. Veziroglu（2002）提出风能作为增长最快的能源，年产量增长率达到年均27%，与石油、电能等传统能源相比更环保、获取成本更低。风能可以通过与高压输电网连接、电解水两种方法来转换氢能。 2004年，世界上第一台风氢能转换设备在挪威安装并正式开始运行。Øystein Ulleberg、Torgeir Nakken和Arnaud Ete´（2009）通过4年来对此风氢能转换系统数据和资料采集，提出了一系列改善风氢能转换系统效率的方法，如固定风速、改变系统的设计、采用更先进的电解装置等等，并对其有效性进行实验。 Murat Go¨kc¸ek（2010）研究了风氢能转换装置与不同型号电解装置的匹配程度以及配置不同长度轴心的涡轮机对产量与成本的影响，进一步改善了风氢能转换装置的效率。
