Octopus Hydrogen高級研究和商業(yè)分析師Alissa Tripp寫道，對太陽能光伏發(fā)電來說，限電是一個日益嚴重的威脅，陳舊的電網(wǎng)和轉(zhuǎn)型期的電力系統(tǒng)加劇了這一威脅。綠氫電解正在成為這一問題的潛在解決方案，它可將多余的太陽能轉(zhuǎn)化為氫氣，用于長期儲能或供其他行業(yè)使用。
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隨著英國朝著凈零排放的方向發(fā)展，來自風能和太陽能電站的可再生電力將給過時的電網(wǎng)帶來越來越大的壓力，直到這個系統(tǒng)被改造成能夠處理大量間歇性發(fā)電的系統(tǒng)。
迄今為止，限電一直是管理電網(wǎng)限制和發(fā)電地點問題的關(guān)鍵工具。Octopus Hydrogen這樣的開發(fā)商正在推動新生綠氫市場的發(fā)展，并為這些問題提供了潛在解決方案。在此，我們探討了在向零碳電網(wǎng)過渡的進程中，與太陽能裝置共址的電解器是如何實現(xiàn)互惠互利的。
綠氫的作用
電解是使用電力將水分成氫氣和氧氣的過程。如果使用了低碳或可再生電力，那么產(chǎn)生的氫氣就被視為是綠色的。使用當前的技術(shù)，生產(chǎn)1kg綠氫約需60kWh電力；當綠氫被用于燃料電池時，輸出約為30kWh。這種效率意味著綠氫并不適合所有的應(yīng)用，它在汽車和家庭供暖等領(lǐng)域的電氣化方面更具商業(yè)意義。
然而，綠氫在許多國家的脫碳計劃中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在重型貨車（HGV）和城外公交線路等難以減碳的行業(yè)中，它的好處尤其明顯。航空和航運是正在探索綠氫替代燃料替代的行業(yè)，而在鋼鐵生產(chǎn)等重工業(yè)領(lǐng)域，綠氫是一種頗具前景的焦煤替代物。
電解器對太陽能電站有什么好處？
當啟動一個綠氫項目時，開發(fā)商必須決定使用哪種可再生能源。與太陽能共址相比，由于負荷系數(shù)較高，與風能共址會產(chǎn)生更多的綠氫。但在英國，這可能意味著在蘇格蘭生產(chǎn)。這就帶來了將天然氣運往南方的更高的物流成本，并且由于蘇格蘭風電站的地形和孤立的位置，開發(fā)成本可能也會增加。
人們傾向于將太陽能項目布置在英國南部，靠近需求出現(xiàn)的地方，這會帶來更有吸引力的物流成本。風能和太陽能共址都需要對發(fā)電量進行預(yù)測，但了解未來一周的太陽能發(fā)電量要比了解風電發(fā)電量更容易。然而，對于一個項目來說，它必須對電解器和太陽能開發(fā)商都有利。這就提出了一個問題：電解器能給太陽能電站帶來什么價值？
克服網(wǎng)絡(luò)限制問題
由于主動網(wǎng)絡(luò)管理(ANM)規(guī)定，太陽能電站經(jīng)常會放棄收入。根據(jù)規(guī)定，太陽能電站同意當?shù)嘏潆娋W(wǎng)運營商(DNO)控制它們在特定時間的輸出電量。這被稱為限電。許多太陽能開發(fā)商在開發(fā)階段會選擇這種方案，因為替代方案是加強當?shù)仉娋W(wǎng)，這非常昂貴，而且需要很長時間。
ANM帶來的結(jié)果是，在這段時間內(nèi)，太陽能電站無法盡可能多的輸出發(fā)電，由于是太陽能電站是按照發(fā)電量獲得付款的，所以電站收入會減少。
展望未來，隨著間歇性發(fā)電并網(wǎng)項目的增長，尤其是在本地電網(wǎng)中的這類項目的增長，DNO采用"后進先出"的方法來分配ANM并網(wǎng)項目。限電會越來越嚴重的損害太陽能電站的潛在收入。隨著太陽能電站的并網(wǎng)，如果不采取系統(tǒng)性的電網(wǎng)改造，這些新開發(fā)項目的限電量或會達到預(yù)期年輸出量的百分之幾到百分之幾十。
"5-20MW電解器為100MW太陽能電站提供了理想的補充，為一些原本會被削減的電力提供了非常受歡迎的收入來源。"
這就是電解器可以發(fā)揮作用的所在：電解器可以通過私有線路直接并入太陽能電站，通過適度的并網(wǎng)來滿足太陽能電站不發(fā)電時的電力需求。通過精心規(guī)劃的商業(yè)結(jié)構(gòu)，電解器不會對太陽能開發(fā)商的輸出電價產(chǎn)生影響；實際上，它甚至可以提供更具競爭力的價格。
用戶側(cè)并網(wǎng)允許電解器使用因ANM并網(wǎng)措施而不能輸出的電力，也就是被限的電力。這為太陽能電站提供了被限電力的定價機制，恢復(fù)了因ANM措施而損失的部分收入流。通常而言，限電量仍是總發(fā)電量中很小的一部分，但這是一個有用的、不容忽視的收入流，隨著配電網(wǎng)限電量的增長，其價值也會增長。目前，太陽能電站在投運時不會獲得限電收入，所以這對太陽能開發(fā)商來說純粹是有利的。
實現(xiàn)最佳平衡
太陽能和電解器的最佳配置不是讓它們具有相同的容量，而是縮小電解器容量實現(xiàn)太陽能和電網(wǎng)電力的最佳平衡。以一個70MW的太陽能電站為例：如果它與一個70MW的電解器相連，那么只有在夏季的太陽能高峰期，才會獲得接近電解器容量的足夠的太陽能發(fā)電量。在其余時間，電解器要么處于閑置狀態(tài)，要么從電網(wǎng)中取電，產(chǎn)生昂貴的電網(wǎng)費用。
一個更合適的替代方案是通過私人線路將10MW電解器連接到70MW太陽能電站。電解器可從太陽能中提取前10MW發(fā)電量，其余電力來自電網(wǎng)。這會令電解器使用約40%的太陽能電站年發(fā)電量，其余60%輸出到電網(wǎng)。Octopus Hydrogen還評估了其他替代結(jié)構(gòu)，如簡單的離網(wǎng)太陽能和電解器設(shè)置，得出的結(jié)論是這是最佳配置。
這種配置允許太陽能開發(fā)商獲得最高的電價，同時保持電解器運行方式的靈活性。
當談及電解器利用時，事實證明，最大價值不是通過滿功率運行和最大氣體產(chǎn)能實現(xiàn)的。這是因為當涉及到綠氫生產(chǎn)時，電價約是成本的三分之二。電價在交付前半小時相差很大，事實證明，40-50%的平均利用率是運行電解器的最佳方式，在風電和太陽能發(fā)電量高點開啟，在昂貴的高峰期關(guān)閉。整個冬季，電解器將從電網(wǎng)中獲取比太陽能電站更多的電力。因此，重要的是輸入并網(wǎng)點可以滿足所需的氫氣產(chǎn)能水平。
設(shè)備和專業(yè)知識
一個10MW電解器及其相關(guān)器件需要約一英畝土地，并有足夠的空間供HGV轉(zhuǎn)圈。所需的主要設(shè)備是一個帶供水的電解器，一個可將氣體壓縮到分銷商所需壓力的壓縮機，以及移動或靜態(tài)儲能。如果分銷商直接到現(xiàn)場加油，那么雖然項目可以與儲能裝置相結(jié)合，但還需要一個加油裝置。供應(yīng)鏈的準備時間可長達12個月，所有這些裝備的配置和特定太陽能項目的量身定制都需要高水平的工程專業(yè)知識。
獲得規(guī)劃許可的障礙與電池項目所面臨的障礙沒有什么不同。然而，與絕大多數(shù)通過輔助服務(wù)獲得收入來源的電池不同，要使電解項目可行，需要對能源市場有更深入的了解，這是因為電解器的大部分收益取決于需求在一天中的變化效率，而不是頻率響應(yīng)。Octopus Hydrogen利用其在英國的電力專業(yè)知識，打造了可以遠程控制和優(yōu)化氫氣生產(chǎn)調(diào)度的軟件。這使氫氣生產(chǎn)商能夠最大限度減少電力成本，最大限度的提高所產(chǎn)氣體的綠色程度。
改造限值
就物理可行性而言，電解器完全有可能改裝到現(xiàn)有的太陽能開發(fā)項目中，但實際上，由于綠氫補貼的要求，這不太可能發(fā)生。其中一項補貼源自可再生能源運輸燃料義務(wù)（RTFO），根據(jù)該義務(wù)規(guī)定，出售給運輸部門的綠氫可以獲得證書。與英國的可再生義務(wù)證書類似，這些證書可被出售給必須遵守RTFO的參與方市場。
這項補貼對用于電解用電有一個"額外"要求，規(guī)定其必須來自新建可再生能源并網(wǎng)項目。來自現(xiàn)有電站的被限電力也符合條件，但大多數(shù)現(xiàn)有電站的削減水平不足以提供充分的、可體現(xiàn)電解器項目商業(yè)價格的負載系數(shù)。其他像氫氣商業(yè)模式這類的補貼計劃也在評估申請中包括了額外標準，但這并不是一項要求。
太陽能將在綠氫生產(chǎn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用
英國的脫碳計劃依賴于越來越多的風能和太陽能建設(shè)項目，而這又伴隨著越來越多的限電。5-20MW的電解器為100MW太陽能電站提供了理想的補充，為一些本來會被削減的電力提供了非常受歡迎的收入來源。
在綠氫產(chǎn)業(yè)初期，可再生能源發(fā)電地點和承銷商需求的結(jié)合將決定項目在英國境內(nèi)的位置。隨著市場的成熟和物流的規(guī)?；?，可能會有更多產(chǎn)能在國外上線。除了偏向需求中心外，擁有充足的空間和更便宜、更可靠的可再生能源的地點會成為綠氫生產(chǎn)的有力競爭者，電解器的安裝規(guī)?？梢赃_到數(shù)百兆瓦。
太陽能將在推動綠氫生產(chǎn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。今天，電解器可為太陽能電站帶來的好處主要是為被削減的電力提供收入，但在未來，綠氫將在新建太陽能商業(yè)項目中發(fā)揮更重要的作用。
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