基于电转氨(power to ammonia,P2A)的综合能源生产单元(integrated energy production unit,IEPU)通过耦合绿电制氢和哈伯反应合成氨工艺,为农业、工业和制造业等行业提供绿氨,对促进可再生能源消纳及氢能储运等行业发展具有重要的意义...基于电转氨(power to ammonia,P2A)的综合能源生产单元(integrated energy production unit,IEPU)通过耦合绿电制氢和哈伯反应合成氨工艺,为农业、工业和制造业等行业提供绿氨,对促进可再生能源消纳及氢能储运等行业发展具有重要的意义。为定量评价IEPU的能效、技术经济性和降碳潜力,该文基于Aspen Plus建立碱性电解水制氢、合成氨及换热网络等关键过程模型,对IEPU进行系统仿真,定量评价各设备全流程之间的能量流、(火用)流、碳足迹及绿氨的平准化成本。热经济性能效评估表明,IEPU系统的设计工况整体能量效率为39.47%,(火用)效率为26.51%。技术经济性评估表明,当可再生能源电价为0.204元/(kW·h),年利用小时数达到6000时,IEPU系统的绿氨成本约为传统煤制氨生产工艺的1.5倍。基于全生命周期碳足迹评价的结果表明,水、核、风和光伏4种能源驱动的IEPU系统碳足迹在0.20~2.39 kg CO_(2.eq)/kg NH3间波动。结果可用于指导氨基IEPU的规划与设计。展开更多
文摘基于电转氨(power to ammonia,P2A)的综合能源生产单元(integrated energy production unit,IEPU)通过耦合绿电制氢和哈伯反应合成氨工艺,为农业、工业和制造业等行业提供绿氨,对促进可再生能源消纳及氢能储运等行业发展具有重要的意义。为定量评价IEPU的能效、技术经济性和降碳潜力,该文基于Aspen Plus建立碱性电解水制氢、合成氨及换热网络等关键过程模型,对IEPU进行系统仿真,定量评价各设备全流程之间的能量流、(火用)流、碳足迹及绿氨的平准化成本。热经济性能效评估表明,IEPU系统的设计工况整体能量效率为39.47%,(火用)效率为26.51%。技术经济性评估表明,当可再生能源电价为0.204元/(kW·h),年利用小时数达到6000时,IEPU系统的绿氨成本约为传统煤制氨生产工艺的1.5倍。基于全生命周期碳足迹评价的结果表明,水、核、风和光伏4种能源驱动的IEPU系统碳足迹在0.20~2.39 kg CO_(2.eq)/kg NH3间波动。结果可用于指导氨基IEPU的规划与设计。
