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国际原子能机构模拟显示高天然气价格使最优制氢转向核能

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若干国家正在寻求大规模和具有成本竞争力的核工艺来生产低碳氢。(照片来源: Shutterstock)

国际原子能机构(原子能机构)的一项新研究强调了低碳能源多样化组合对成功实现清洁能源转向的重要性,根据该研究,当天然气价格远高于过去10年普遍较低的水平时,核能将是性价比最高的清洁氢生产手段。

这项研究采用了原子能机构新的“能源系统建模框架”(能源系统建模框架),发现随着天然气价格的上涨,生产低碳氢的最佳技术组合转向有利于核能和可再生能源,并远离有或没有碳捕获和储存的天然气。虽然这项研究集中在一个特定的国家,但其结果可以普遍应用于其他能源市场。

“在天然气成本大大低于欧盟、英国和亚洲部分地区最近几天观察到的成本的情况(每百万英国热量单位 — 全球通用的天然气能源含量衡量标准 — 约10-15美元)下,就会发生这种转向,”进行这项研究的原子能机构核工程师Francesco Ganda说,他同时提到了这些市场最近创记录的每百万英国热量单位35-40美元的高现货价格。

“能源系统建模框架”研究先于下个月的联合国气候变化大会之前进行,届时原子能机构将举行多场活动,以强调核能对实现“巴黎协定”和“2030年可持续发展议程” 的目标的贡献。作为可靠低碳能源组合的一部分,清洁氢能越来越被视为在清洁能源转向中发挥着关键作用。

作为天然气平均价格的基准参考,“能源系统建模框架”研究使用了每百万英国热量单位6美元的价格,这是在最近价格飙升之前的去年春天欧洲等市场的大致价格。这也是最近铀浓缩公司/奥罗拉公司在2050年对英国市场进行的一项研究中使用的价格,该研究题为“净零经济中的氢气脱碳”,其中表明,核能与可再生能源合作可以降低制氢的整体系统成本。

是宇宙中最丰富的元素,但为从生产合成燃料和石化产品到制造半导体和为燃料电池电动汽车提供动力的工业过程生产纯氢是一项能源密集型工作,目前几乎完全通过在称为蒸汽甲烷重整器的设备中使用化石燃料(主要是天然气)来完成。为了减少每年生产的9000万吨氢对环境的影响,并着眼于进一步扩大生产以实现气候目标,若干国家正在寻求大规模和具有成本竞争力的核工艺来生产低碳氢。

“能源系统建模框架”研究表明,当天然气价格上涨到每百万英国热量单位20美元以上时,制氢的最佳方法变成由可再生能源和传统核电厂组合供电的电解制氢与最终可能由先进的高温核反应堆(高温堆)提供的热过程的混合。

国际上对高温堆的兴趣越来越大,因为它们有望为工业应用提供高性价比的电力和高温热能。上世纪70年代在德国首创的高温堆目前正在几个国家进行开发,日本和中国正在取得显著进展,中国山东省最近启动了第一台高温堆机组。中国计划最终在该场址和其他省份部署更多的高温堆,将电力和工艺热生产结合起来,用于工业和其他应用,包括制氢。

“能源系统建模框架”目前正用于原子能机构对综合能源系统的内部分析。它提供关于核电对当前和未来电力系统的潜在好处的定量分析,这对于追求或考虑将核电作为实现净零目标的解决方案的一部分的国家来说特别有意义。

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