电解水制氢合成氨的储能系统工艺与经济性分析

摘要

为解决化石燃料燃烧导致的高碳排放及可再生能源间歇性难题，本文以可再生电力驱动的电解水制氢耦合Haber-Bosch合成氨的储能系统为研究对象，建立全流程的千吨级制氢-合成氨模型，对其储能效率、碳排放及技术经济性进行了系统评估。研究表明，采用先进PEM电解槽，综合能耗可降至41.3 GJ/t，储能效率升高到44.3%。基准系统储能效率39.9%，综合能耗强度为46.6 GJ/t，风电供电条件下碳排放强度降至0.19 t/t，较传统煤制氨碳减排约95%；项目总投资6 801万元，电解槽占42.7%，年运营成本1 100万元，电费占62%，平准化氨生产成本5 102元/t，净现值-4583万元。敏感性分析表明，年产规模扩大至3.5万t时净现值可由负转正，电价每降低0.03元/(kW·h)可使平准化氨生产成本下降约435元/t。电解水耦合Haber-Bosch合成氨系统热力学性能优良，合成回路通过反应器余热回收实现自供热运行。目前千吨级示范尚不具备独立商业化条件，绿氨竞争力依赖于规模化与可再生电力降本协同。

关键词

电解水制氢 / 绿氨 / 储能 / 经济性分析 / 平准化氨生产成本