不同制氢方法对电转甲烷能效与经济性的影响
杨丽平
李婉君
王艳青
袁小帅
沈铮
黄延强
蔡睿
中国科学院 大连化学物理研究所,辽宁 大连 116023
摘要：电转甲烷技术具备多重优势,包括减少CO2 排放、储存不稳定可再生能源以及通过现有的天然气网络解决H2 运输安全性等.在电转甲烷过程中,CO2 甲烷化反应具有强放热特性,因此如何实现电解制氢过程与甲烷化反应的热量耦合,已成为当前的研究热点之一.为评估不同电解制氢技术对电转甲烷过程的影响并探索不同电转甲烷技术路线的经济适用性,对高温电解(HTE)制氢与低温电解(LTE)制氢耦合CO2 甲烷化的技术路线进行了能效与经济性的对比分析.结果表明,在基准计算参数下,HTE甲烷化路线的能量转化效率高于LTE甲烷化路线,并且经热回收后的HTE甲烷化路线具有更高的能量转化效率,最高可达 85.8%.随着能量转化效率的提升,生产成本也得到了优化.尽管HTE甲烷化路线的成本(9.41 CNY/m3)高于LTE甲烷化(8.91 CNY/m3),但热回收后HTE甲烷化路线的成本降低至 8.23 CNY/m3,相比LTE甲烷化路线具备一定的成本优势.敏感性因素分析表明,电价是影响生产成本的关键因素.为明确各技术路线的经济适用性边界,进一步探讨了电价变化对其成本影响的关键节点.结果显示,当电价低于 0.24 CNY/kWh时,LTE甲烷化路线表现出明显的成本优势,而当电价高于 0.24 CNY/kWh时热回收后的HTE甲烷化路线则展现出更好的经济性.随着碳交易体系不断完善,电转甲烷这类减碳技术不仅能降低碳排放,还能通过碳市场交易将环保效益转化为实际经济收入.当碳价超过 350 CNY/t时,经热回收后的HTE甲烷化路线可与煤制天然气的经济性水平相当.
关键词：电解制氢二氧化碳电转甲烷能效技术经济分析
分类号：TK91(氢能及其利用)
资助基金：中国科学院战略性先导科技专项(XDA/29010500)辽宁滨海实验室资助项目(LBLG-2024-05)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-17（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 170-178 )
英文信息