Как да се изчисли LCOH за индустриален проект за зелен водород

Как да се изчисли LCOH за индустриален проект за зелен водород

За индустриален разработчик LCOH водород е по-полезен от заглавната цена на оборудването. Той преобразува цялостните финансови нужди на проекта през целия му жизнен цикъл и очаквания обем водородна продукция в една сравнима стойност: разходи на килограм водород. Изчислението не е сложно, но лесно може да бъде подвеждащо, ако се използва показател за ефективност на електролизера, оптимистичен график на експлоатация или капитали, които пропускат работите по баланса на инсталацията.

Тази практически ориентирана рамка е предназначена за B2B екипи, които сравняват концепции за зелен водород преди финализирането на инженерния пакет. Тя отделя променливите, които формират разходи за производство на водород , показва прозрачна последователност на изчисленията и включва анализ на чувствителността като част от процеса на вземане на решение, а не като последваща стъпка.

Започнете с проектна формула за LCOH водород

В най-простия си вид жизненият цикъл LCOH водород е равен на настоящата стойност на всички проектни разходи, разделена на настоящата стойност на целия доставен водород:

LCOH = PV(CAPEX + електроенергия + вода + фиксирани експлоатационни и поддръжни разходи + променливи експлоатационни и поддръжни разходи + замествания + разходи, свързани с финансирането) / PV(доставен водород)

За първоначално филтриране много екипи използват годишна версия:

Годишен LCOH = (годишно амортизиран CAPEX + годишни експлоатационни разходи) / годишен водороден продукт

Годишният подход не е заместител на пълна дисконтирана модел за паричен поток. Той обаче е дисциплиниран начин за сравняване на проектни варианти, когато всеки вариант използва еднакъв проектен живот, дисконтова ставка, данъци, граници на доставка и конвенция за използване. Преди да сравните цитирана цена за зелен водород с друго проучване, проверете дали компресирането, съхранението, свързването с електрическата мрежа, ограничаването на производството, замяната на електролизни клетки и налягането при доставка са включени или изключени от посочените граници.

Изградете годишния водороден продукт преди да разпределяте разходите

Годишният продукт е знаменателят, който може да накара в противен случай убедителна LCOH водород модел да се провали. Полезно първо уравнение е:

Годишно производство на H2 (kg) = капацитет на електролизера (kW) × часове на работа × достъпност / специфичен разход на електроенергия (kWh/kg)

Например система с мощност 1 MW, която работи 7000 еквивалентни пълно натоварени часа при достъпност 95 % и моделиран разход на системата от 55 kWh/kg, произвежда приблизително 121 000 kg годишно. Това е ориентировъчен пример за планиране, а не гаранция за производителност. В материали на U.S. DOE за PEM сценарии се използват представителни стойности около 55,2 kWh/kg H2, докато в други сценарни таблици се посочват стойности около 57 kWh/kg. Вашата моделна система трябва да използва гарантирания разход в границите на системата: включете допълнителните натоварвания, ако граничните условия на продукта го изискват.

Не бъркайте коефициента на използване на възобновяеми източници с достъпността на електролизера. Слънчев или вятърен ресурс може да осигури по-малко използваеми часове, отколкото технически е възможно електролизерът да работи. Ако електрозахранването от мрежата, натрупването в енергийни хранилища или хибридната възобновяема мощност компенсират тези недостатъци, моделирайте явно резултиращата цена на електроенергия и условията за отчитане на въглеродните емисии.

Изчислете компонента на електроенергията в разходите за производство на водород

За повечето концепции за зелен водород електроенергията е най-големият и най-чувствителен вход за разходи за производство на водород . Директният енергиен термин е прост:

Разходи за електроенергия на килограм = потребление на електроенергия от системата (кВтч/кг) × цена на доставената електроенергия ($/кВтч)

При 55 кВтч/кг и $0,04/кВтч само електроенергията допринася $2,20/кг преди вода, възстановяване на капитала, поддръжка и експлоатация (O&M), компресиране или съхранение. При същата ефективност и $0,07/кВтч тази стойност нараства до $3,85/кг. Тази разлика е причината да не се представя предположението за единичен тариф като универсално зелен водород .

Моделирайте цената на доставената електроенергия, а не само цената по договора за закупуване на електроенергия от производителя (PPA). В зависимост от конфигурацията тя може да включва такси за пренос и разпределение, балансиране на възобновяема енергия, ефекти от ограничаване на производството (curtailment), такси за пиков товар, сертификати или загуби при съхранение на енергия. Полезен въпрос при набавяне е: кои от тези разходи са фиксирани и кои се изменят в зависимост от обема на произведен водород?

Ануализирайте инсталирания капитал и включете граници на системата

Използвайте общата инсталирана CAPEX, а не само пакета за електролизер. Типичните компоненти на разходите включват системата за електролизер, преобразуване на енергията, третиране на вода, охлаждане, контролни системи, граждански работи, инсталация, инженерни услуги, свързване с електрическата мрежа или възобновяеми източници, компресиране и подходящото оборудване за обработка на водород за точката на доставка.

Често използваният метод за годишно разпределение използва коефициент за възстановяване на капитала (CRF):

CRF = r(1+r) ⁿ / ((1+r) ⁿ − 1)

къде пръчка е дисконтовата ставка, а n е срокът на проекта в години. След това:

Годишна CAPEX = обща инсталирана CAPEX × CRF

Разделете годишната CAPEX на годишния изход на водород, за да получите неговия принос в долари на килограм към LCOH водород . Запазете размяната на стековете като отделна позиция, ако проектът предвижда такава по време на своя икономически живот. Включването на бъдеща размяна в първоначалната CAPEX може да замъгли времевите и финансирането ефекти.

Моделирайте оперативните разходи, които често се подценяват

Водата обикновено е по-малко значима от електричеството в един зелен водород модел, но пречистването на водата, отводняването на отпадъчни води, охлаждането и ограниченията за площадката все още могат да повлияят на решението за проекта. Фиксираните операционни и поддръжни разходи (O&M) трябва да включват планирано поддържане, персонал – когато е релевантно, инспекции, мониторинг, застраховка и договори за обслужване. Променливите O&M разходи могат да отчитат работните часове, пропускателната способност, консумативите или състоянието на електролизерните стекове.

Включете деградацията като бизнес-вход, а не само като инженерна бележка. Растящата стойност на kWh/kg с времето намалява доставената продукция при фиксиран електроенергиен бюджет, докато прекъсването на производството или замяната на оборудване намалява знаменателя. Ръководството за калкулатора за LCOH (средна цена на водорода) на Европейския център за чист водород предлага да се разглежда електроенергийното потребление като средна стойност в kWh/kg през целия икономически живот – това е полезно напомняне да се изследва жизненият цикъл, а не само номиналните параметри.

Изпълнете базов сценарий и сценарии за чувствителност

Убедителен LCOH водород оценката трябва да показва базов сценарий плюс малко множество прозрачни чувствителности. За всеки сценарий променете едно предположение или ясно дефиниран пакет и обясните оперативната причина за тази промяна.

• Сценарий „мощност–цена“: тествайте договорената възобновяема, смесена и скъпа електроенергия.
• Сценарий „използване“: тествайте часовете с ограничени ресурси, хибридното доставяне и почти непрекъснатата експлоатация.
• Сценарий „ефективност“: тествайте киловатчасовете на килограм при началото на експлоатацията и средните киловатчасове на килограм през целия жизнен цикъл.
• Сценарий „CAPEX“: тествайте промените в инсталираната стойност, включително обема на баланса на инсталацията и междинното свързване.
• Сценарий „замяна“: тестови измервания на времето, разходите, простоите и начините на финансиране.

Тази структура подпомага вземането на решения на етапа на разглеждане, тъй като показва коя променлива заслужава допълнително преговаряне или инженерна оптимизация. Ако цената на електроенергията определя резултата, по-ниска оферта за оборудване може да не подобри съществено LCOH. Ако използването определя резултата, заслужават по-голямо внимание увеличаването на мощността на възобновяемите източници, натрупването на енергия чрез акумулатори, свързването към мрежата или планирането на производствения цикъл.

Използвайте конфигурацията на оборудването като потвърден входен проектен параметър

След като търговските граници са дефинирани, конфигурацията на мощността става входен параметър за модела, а не маркетингово твърдение. За предварително проектиране на обхвата на проекта Hyto Energy предоставя потвърдени страници с продуктова информация за 100КВ-500КВ и 1MW-5MW конфигурации. Използвайте потвърдените от доставчика данни за електрическите характеристики, експлоатационните параметри и граничните условия за доставка в модела; не екстраполирайте проектната производителност само въз основа на етикета с капацитет.

Практичен контролен списък за преглед на LCOH за водород

• Определена ли е точката на доставка: изход на електролизера, компресиран водород, съхранен водород или портата на клиента?
• Включва ли цифрата за енергийното потребление едни и същи вспомагателни системи във всеки случай?
• Основават ли се работните часове на наличността на възобновяеми енергийни източници, достъпа до електроразпределителната мрежа или и двете?
• Включва ли инсталираната CAPEX междинното свързване, пречистването на вода, компресирането, гражданските работи и пускането в експлоатация?
• Обработват ли се последователно деградацията на стековете, моментът на подмяна, простоите и остатъчната стойност?
• Използват ли всички случаи на чувствителност един и същ срок на проекта, дисконтова лихва и граници на изходните данни?

Надеждна LCOH водород моделът не е просто този с най-ниския първоначален резултат. Това е моделът, чиито предположения могат да бъдат проследени, поставени под въпрос и актуализирани по мярка на все по-голямата сигурност относно електроенергийните договори, техническите данни за оборудването и условията на обекта. Като се запазят видими електроенергията, коефициентът на използване, ефективността, капитала, експлоатацията и поддръжката (O&M) и финансирането, индустриален екип може да превърне широка зелен водород дискусия в конкретно сравняване на проекти.