热力发电

2024, v.53;No.457(12) 10-20

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质子交换膜电解槽与燃煤电站耦合的技术经济性分析
Techno-economic analysis of coal-fired power plant integrated with proton exchange membrane electrolyzer

陈志董,张菁,詹宏伟,孔艳强,杨立军,杜小泽

摘要(Abstract):

质子交换膜(protonexchangemembrane,PEM)电解槽可以将绿电转化为氢能,但PEM电解槽的能量转化效率较低,电解槽出口水的能量未被充分利用。为了充分利用PEM电解制氢系统中的余热,在发电和热电联产2种运行模式下,提出了集成660 MW燃煤电站和PEM电解槽的耦合系统;使用EBSILON和MATLAB Simulink软件进行建模,并对系统进行了热力学和经济性分析。提出发电模式中,将电解槽的出口水用于加热燃煤机组的给水;在热电联产模式中,将电解槽的出口水与抽汽共同用于加热供热网络的回水;产生的氧气输送到锅炉中燃烧,进而促进炉内燃烧。结果显示:与参考燃煤电站相比,发电模式中的供电量增加了2.55MW,供电效率提高了0.17百分点,锅炉效率提高了0.04百分点;热电联产模式中,供电量增加了5.83MW,系统总效率提高了0.40百分点。将机组出功增加量折算到PEM制氢系统后,在发电模式下PEM制氢系统的?效率达到69.74%,提高了3.44百分点;在热电联产模式下PEM制氢系统的?效率达到75.41%,提高了9.11百分点。2种模式下的系统?效率分别为40.20%和40.18%。电解制氢经济性分析显示:发电和热电联产模式的年售电收入增长分别为546万元和1246万元,净现值增长分别为6 132万元和14 014万元;独立系统中的平准化制氢成本为42.72元/kg;集成后发电和热电联产模式下的平准化制氢成本分别为42.55、40.79元/kg。

关键词(KeyWords): 质子交换膜电解槽;燃煤电站;制氢;技术经济性分析

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(52276062,52076076)~~

作者(Author): 陈志董,张菁,詹宏伟,孔艳强,杨立军,杜小泽

DOI: 10.19666/j.rlfd.202405131

参考文献(References):

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