基于绿电转氨的综合能源生产单元经济性与碳足迹评估

基于电转氨的综合能源生产单元通过耦合绿电制氢与哈伯法合成氨，为多行业提供绿氨，助力可再生能源消纳与氢能储运发展。本文建立Aspen Plus流程模型，对碱性电解水制氢、合成氨及换热网络进行系统仿真，量化能量流、㶲流、碳足迹及绿氨平准化成本。结果显示，系统能量效率为39.47%，㶲效率为26.51%；在电价0.204元/(kW·h)、年运行6000小时下，绿氨成本约为煤制氨的1.5倍；全生命周期碳足迹介于0.20～2.39 kg CO2.eq/kg NH3。研究结果可为氨基IEPU的规划与设计提供依据。

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、㶲流、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%,㶲效率为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 CO2.eq/kg NH3间波动.结果可用于指导氨基IEPU的规划与设计.