麻省理工学院(MIT)的科学家进行了技术经济分析,以评估氢燃料燃气电厂和大规模锂离子存储在取代美国燃气火力发电厂方面的潜在竞争。并发现锂离子电池可能是成本方面最有效的解决方案,尽管氢可能在某些情况下是可行的替代方案。
根据他们的发现,氢燃料燃气轮机(HFGTs)目前的造价为1320美元/千瓦,可以取代天然气发电厂,以平衡季节性电力网络。假设HFGTs的维护成本与燃气发电厂相同,约为每年13美元/千瓦,而氢的运输成本估计为1000公里管道0.60美元/公斤,3000公里管道2美元/公斤。
此外,麻省理工学院的科学家计算出,目前生产绿色氢的成本在每公斤3美元到10美元之间,取决于操作条件,而生产灰色或蓝色氢的成本分别为每公斤1美元和1.5美元。他们指出:假设质子交换膜(PEM)电解池的利用率为40%,输入功率成本为10美元/MWh,绿色氢的生产成本为5美元/kg。目前,绿色氢比灰色氢或蓝色氢更贵,但随着需求的增加,这些成本预计将在2050年减少到70%。
至于锂离子存储,学者们估计一个100兆瓦/400兆瓦时的电池可能要花费236.50美元/兆瓦时。
该美国研究小组比较了在两种能源必须满足2019年加州天然气燃气涡轮机产量的情况下,HFGTs和大规模锂离子存储的能源成本(LCOE)。它还假设任何已安装项目的生命周期为15年,任何已安装项目的贴现率为10%。该公司进一步解释说:“HFGT的年燃料消耗是根据购买氢气来运行该设施的总成本计算的,而锂离子设施的年燃料消耗等于系统中存储的电力的总成本。”
分析表明,HFGTs的竞争力严格依赖于其应替代的燃气电厂的热工率。热效率表明了发电厂的效率,代表了它产生一千瓦小时的电所需要的能量。据研究人员称,当热速率更高时,HFGTs比锂离子存储更具竞争力。此外,他们还发现,以二氧化碳捕获产生的蓝色氢为动力的HFGTs可能是天然气燃气涡轮机更具成本竞争力的替代品。他们的结论是:“我们发现,目前市场上的电价并不能证明投资这项技术是合理的。然而,我们注意到,随着可变可再生能源在市场中所占份额的增长,市场内部倾向于更极端的电价模式。”