Πώς να εκτιμήσετε το LCOH για ένα βιομηχανικό πρόγραμμα πράσινου υδρογόνου

Πώς να εκτιμήσετε το LCOH για ένα βιομηχανικό πρόγραμμα πράσινου υδρογόνου

Για έναν βιομηχανικό αναπτυξιακό φορέα, Το LCOH υδρογόνου είναι πιο χρήσιμο από μια επικεφαλίδα τιμής εξοπλισμού. Μετατρέπει τις συνολικές χρηματικές ανάγκες ενός έργου κατά τη διάρκεια ζωής του και την αναμενόμενη παραγωγή υδρογόνου σε ένα συγκρίσιμο μέγεθος: κόστος ανά κιλό υδρογόνου. Ο υπολογισμός δεν είναι δύσκολος, αλλά είναι εύκολο να γίνει παραπλανητικός με τη χρήση ενός αριθμού απόδοσης στοίβας, ενός αισιόδοξου προγράμματος λειτουργίας ή ενός κεφαλαίου που παραλείπει εργασίες ισορροπίας του εγκαταστατικού συστήματος.

Αυτό το πρακτικό πλαίσιο προορίζεται για ομάδες B2B που συγκρίνουν έννοιες πράσινου υδρογόνου πριν από τη διαθεσιμότητα τελικού μηχανικού πακέτου. Διαχωρίζει τις μεταβλητές που καθορίζουν το του κόστους παραγωγής υδρογόνου , παρουσιάζει μια διαφανή ακολουθία υπολογισμών και καθιστά τον έλεγχο ευαισθησίας μέρος της απόφασης, αντί να τον αντιμετωπίζει ως μεταγενέστερη σκέψη.

Ξεκινήστε με μια τύπο LCOH υδρογόνου σε επίπεδο έργου

Στην απλούστερη μορφή του, το LCOH κατά τη διάρκεια ζωής Το LCOH υδρογόνου ισούται με την παρούσα αξία όλων των κόστων του έργου διαιρούμενη με την παρούσα αξία όλου του παραδοθέντος υδρογόνου:

LCOH = PV(CAPEX + ηλεκτρική ενέργεια + νερό + σταθερά λειτουργικά έξοδα + μεταβλητά λειτουργικά έξοδα + αντικαταστάσεις + δαπάνες σχετικές με τη χρηματοδότηση) / PV(παραδοθείσο υδρογόνο)

Για πρώιμη εξέταση, πολλές ομάδες χρησιμοποιούν μια ετήσια εκδοχή:

Ετήσιο LCOH = (ετησιοποιημένο CAPEX + ετήσια λειτουργικά έξοδα) / ετήσια παραγωγή υδρογόνου

Η ετησιοποιημένη προσέγγιση δεν αποτελεί αντικατάσταση για ένα πλήρες μοντέλο αναγόμενων ταμειακών ροών. Είναι, ωστόσο, μια πειθαρχημένη μέθοδος σύγκρισης διαφόρων σχεδιαστικών περιπτώσεων, όταν κάθε περίπτωση χρησιμοποιεί την ίδια διάρκεια ζωής του έργου, τον ίδιο συντελεστή προεξόφλησης, τους ίδιους φόρους, τα ίδια όρια παράδοσης και την ίδια σύμβαση χρησιμοποίησης. Πριν συγκρίνετε μια προσφορά για πράσινο υδρογόνο με μια άλλη μελέτη, ελέγξτε εάν η συμπίεση, η αποθήκευση, η σύνδεση με το δίκτυο, η περικοπή, οι αντικαθιστώμενες στοίβες και η πίεση παράδοσης βρίσκονται εντός ή εκτός των καθορισμένων ορίων.

Κατασκευάστε την ετήσια παραγωγή υδρογόνου πριν αναθέσετε κόστος

Η ετήσια παραγωγή είναι ο παρονομαστής που μπορεί να οδηγήσει ένα διαφορετικά αξιόπιστο Το LCOH υδρογόνου μοντέλο σε αποτυχία. Μια χρήσιμη πρώτη εξίσωση είναι:

Ετήσια παραγωγή H2 (kg) = ισχύς ηλεκτρολυτικού συστήματος (kW) × ώρες λειτουργίας × διαθεσιμότητα / ειδική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (kWh/kg)

Για παράδειγμα, ένα σύστημα 1 MW που λειτουργεί για 7.000 ισοδύναμες ώρες πλήρους φόρτισης, με διαθεσιμότητα 95 % και προσομοιωμένη κατανάλωση συστήματος 55 kWh/kg, παράγει περίπου 121.000 kg ετησίως. Αυτό αποτελεί ενδεικτικό υπολογιστικό παράδειγμα και όχι εγγύηση απόδοσης. Το υλικό του U.S. DOE για σενάρια PEM χρησιμοποιεί αντιπροσωπευτικές τιμές περίπου 55,2 kWh/kg H2, ενώ άλλοι πίνακες σεναρίων εμφανίζουν τιμές κοντά στα 57 kWh/kg. Το δικό σας μοντέλο πρέπει να χρησιμοποιεί την εγγυημένη κατανάλωση εντός των ορίων του συστήματος: να συμπεριλαμβάνει φορτία βοηθητικών συσκευών, εάν τα όρια του προϊόντος το απαιτούν.

Μην συγχέετε τον συντελεστή χρησιμοποίησης ανανεώσιμων πηγών με τη διαθεσιμότητα του ηλεκτρολυτικού συστήματος. Μια ηλιακή ή αιολική πηγή μπορεί να παρέχει λιγότερες χρήσιμες ώρες από όσες μπορεί τεχνικά να λειτουργήσει το ηλεκτρολυτικό σύστημα. Εάν η παροχή από το δίκτυο, η αποθήκευση ή η υβριδική ανανεώσιμη ισχύς καλύψουν αυτά τα κενά, πρέπει να προσομοιωθούν ρητά οι συνθήκες τιμής ηλεκτρικής ενέργειας και λογιστικής του άνθρακα.

Υπολογίστε το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή υδρογόνου

Για τις περισσότερες έννοιες πράσινου υδρογόνου, η ηλεκτρική ενέργεια αποτελεί τη μεγαλύτερη και πιο ευαίσθητη είσοδο στο του κόστους παραγωγής υδρογόνου ο άμεσος όρος ενέργειας είναι απλός:

Κόστος ηλεκτρικής ενέργειας ανά kg = κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας του συστήματος (kWh/kg) × τιμή παρεχόμενης ηλεκτρικής ενέργειας ($/kWh)

Σε 55 kWh/kg και $0,04/kWh, το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας μόνο του ανέρχεται σε $2,20/kg πριν από το νερό, την απόσβεση του κεφαλαίου, τις δαπάνες λειτουργίας και συντήρησης (O&M), τη συμπίεση ή την αποθήκευση. Στην ίδια απόδοση και σε $0,07/kWh, αυξάνεται σε $3,85/kg. Αυτή η διαφορά είναι ο λόγος για τον οποίο μία μόνη υπόθεση σχετικά με το τέλος δεν πρέπει να παρουσιάζεται ως καθολική προσφορά για πράσινο υδρογόνο .

Μοντελοποιήστε την τιμή παρεχόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, αντί να λαμβάνετε υπόψη μόνο την τιμή της σύμβασης αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές (PPA). Ανάλογα με τη διαμόρφωση, μπορεί να περιλαμβάνει χρεώσεις μεταφοράς και διανομής, ισορροποποίηση ανανεώσιμων πηγών, επιπτώσεις από περικοπές παραγωγής, χρεώσεις βάσει ζήτησης, πιστοποιητικά ή απώλειες ενέργειας κατά την αποθήκευση. Ένα χρήσιμο ερώτημα για τη διαδικασία αγοράς είναι: ποιες από αυτές τις δαπάνες είναι σταθερές και ποιες μεταβάλλονται με την παραγωγή υδρογόνου;

Ετησιοποιήστε το εγκατεστημένο κεφάλαιο και συμπεριλάβετε τα όρια του συστήματος

Χρησιμοποιήστε το συνολικό εγκατεστημένο CAPEX, όχι μόνο το πακέτο ηλεκτρολύτη. Τυπικές κατηγορίες κόστους περιλαμβάνουν το σύστημα ηλεκτρολύτη, τη μετατροπή ισχύος, την επεξεργασία νερού, την ψύξη, τον έλεγχο, τα πολιτικά έργα, την εγκατάσταση, τη μηχανική, τη σύνδεση με το δίκτυο ή με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, τη συμπίεση και τον κατάλληλο εξοπλισμό χειρισμού υδρογόνου για το σημείο παράδοσης.

Μια κοινή μέθοδος ετησιοποίησης χρησιμοποιεί τον συντελεστή ανάκτησης κεφαλαίου (CRF):

CRF = r(1+r) ⁿ / ((1+r) ⁿ − 1)

πού ρ είναι ο συντελεστής προεξόφλησης και n είναι η διάρκεια ζωής του έργου σε έτη. Στη συνέχεια:

Ετησιοποιημένο CAPEX = συνολικό εγκατεστημένο CAPEX × CRF

Διαιρέστε το ετησιοποιημένο CAPEX με την ετήσια παραγωγή υδρογόνου για να προσδιορίσετε τη συνεισφορά του σε $/kg στο Το LCOH υδρογόνου . Διατηρήστε τις αντικαταστάσεις στοίβας χωριστά, εάν το έργο προβλέπει ότι θα πραγματοποιηθούν κατά την οικονομική του διάρκεια. Η συμπερίληψη μιας μελλοντικής αντικατάστασης στο αρχικό CAPEX μπορεί να θολώσει τους χρονικούς και χρηματοοικονομικούς παράγοντες.

Προσομοιώστε λειτουργικά κόστη που συχνά υποεκτιμώνται

Το νερό συνήθως είναι μικρότερο από την ηλεκτρική ενέργεια σε ένα προσφορά για πράσινο υδρογόνο μοντέλο, αλλά η επεξεργασία νερού, η διαχείριση λυμάτων, η ψύξη και οι περιορισμοί του χώρου μπορούν ακόμη να επηρεάσουν μια απόφαση για το έργο. Το σταθερό O&M πρέπει να καλύπτει τη σχεδιασμένη συντήρηση, το προσωπικό, όπου ενδείκνυται, τις επιθεωρήσεις, την παρακολούθηση, την ασφάλιση και τις συμβάσεις υπηρεσιών. Το μεταβλητό O&M μπορεί να παρακολουθεί τις ώρες λειτουργίας, την παραγωγή, τα καταναλωτικά υλικά ή την κατάσταση των στοιβών.

Συμπεριλάβετε την απόδοση ως επιχειρηματική είσοδο, όχι απλώς ως μια σημείωση μηχανικής. Η αύξηση των kWh/kg με τον καιρό μειώνει την παραδοτέα παραγωγή για ένα σταθερό προϋπολογισμό ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ μια διακοπή ή μια ενέργεια αντικατάστασης μειώνει τον παρονομαστή. Οι οδηγίες του υπολογιστή LCOH του European Clean Hydrogen Observatory αντιμετωπίζουν την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ως μέση τιμή kWh/kg καθ’ όλη τη διάρκεια της οικονομικής ζωής, γεγονός που αποτελεί χρήσιμο υπενθύμισμα να ελέγχετε τις υποθέσεις βάσει του κύκλου ζωής και όχι μόνο των ονομαστικών τιμών.

Εκτελέστε μια βασική περίπτωση και περιπτώσεις ευαισθησίας

Αξιόπιστο Το LCOH υδρογόνου η εκτίμηση πρέπει να περιλαμβάνει μια βασική περίπτωση και ένα μικρό σύνολο διαφανών ευαισθησιών. Για κάθε περίπτωση, αλλάξτε μία υπόθεση ή ένα σαφώς καθορισμένο σύνολο υποθέσεων και εξηγήστε το λειτουργικό λόγο που βρίσκεται πίσω από αυτήν.

• Περίπτωση τιμής ηλεκτρικής ενέργειας: δοκιμάστε τη συμβατικά ανανεώσιμη, τη μεικτή και την υψηλής τιμής ηλεκτρική ενέργεια.
• Περίπτωση χρησιμοποίησης: δοκιμάστε τις ώρες περιορισμένων πόρων, την υβριδική παροχή και τη σχεδόν συνεχή λειτουργία.
• Περίπτωση απόδοσης: δοκιμάστε την κατανάλωση kWh/kg στην αρχή της ζωής και τη μέση κατανάλωση kWh/kg κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής.
• Περίπτωση CAPEX: δοκιμάστε τις αλλαγές στο κόστος εγκατάστασης, συμπεριλαμβανομένου του κόστους του υπόλοιπου εξοπλισμού (balance-of-plant) και του κόστους σύνδεσης.
• Περίπτωση αντικατάστασης: δοκιμή χρονισμού, κόστους, χρόνου αδράνειας και χρηματοδοτικής μεταχείρισης.

Αυτή η δομή υποστηρίζει τις αποφάσεις στο στάδιο εξέτασης, επειδή αποκαλύπτει ποια μεταβλητή αξίζει να διαπραγματευτεί ή να βελτιωθεί με μηχανικά μέσα. Εάν η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας καθορίζει το αποτέλεσμα, μια χαμηλότερη προσφορά εξοπλισμού ενδέχεται να μην βελτιώσει ουσιαστικά το LCOH. Εάν η χρησιμοποίηση καθορίζει το αποτέλεσμα, τότε ίσως αξίζει μεγαλύτερη προσοχή η υπερδιάσταση από ανανεώσιμες πηγές, η αποθήκευση, η σύνδεση με το δίκτυο ή ο προγραμματισμός της παραγωγής.

Χρησιμοποιήστε τη διαμόρφωση του εξοπλισμού ως επαληθευμένη είσοδο του έργου

Μετά τον καθορισμό των εμπορικών ορίων, η διαμόρφωση της ισχύος γίνεται είσοδος του μοντέλου και όχι διαφημιστικός ισχυρισμός. Για προκαταρκτική εκτίμηση του έργου, η Hyto Energy παρέχει επιβεβαιωμένες σελίδες προϊόντων για 100KW-500KW και 1MW-5MW διαμορφώσεις. Χρησιμοποιήστε τα επιβεβαιωμένα δεδομένα του προμηθευτή για ηλεκτρικά χαρακτηριστικά, λειτουργικά προδιαγραφές και όρια παράδοσης στο μοντέλο· μην εκτιμάτε την απόδοση του έργου μόνο με βάση την ετικέτα ισχύος.

Ένας πρακτικός έλεγχος για την ανασκόπηση του LCOH υδρογόνου

• Έχει οριστεί το σημείο παράδοσης: έξοδος του ηλεκτρολυτικού, συμπιεσμένο υδρογόνο, αποθηκευμένο υδρογόνο ή πύλη πελάτη;
• Περιλαμβάνει ο αριθμός κατανάλωσης ενέργειας τα ίδια βοηθητικά συστήματα σε κάθε περίπτωση;
• Βασίζονται οι ώρες λειτουργίας στη διαθεσιμότητα ανανεώσιμων πηγών, στην πρόσβαση στο δίκτυο ή και στα δύο;
• Περιλαμβάνει η εγκατεστημένη αρχική επένδυση (CAPEX) τη διασύνδεση, την επεξεργασία νερού, τη συμπίεση, τα πολιτικά έργα και την παραλαβή;
• Αντιμετωπίζονται με συνέπεια η φθορά των στοιβών, ο χρόνος αντικατάστασής τους, ο χρόνος αδρανοποίησης και η υπολειμματική αξία;
• Χρησιμοποιούν όλες οι περιπτώσεις ευαισθησίας την ίδια διάρκεια ζωής του έργου, τον ίδιο συντελεστή προεξόφλησης και τα ίδια όρια εξόδου;

Μια αξιόπιστη Το LCOH υδρογόνου το μοντέλο δεν είναι απλώς αυτό με τη χαμηλότερη αρχική απάντηση. Είναι αυτό του οποίου οι υποθέσεις μπορούν να εντοπιστούν, να αμφισβητηθούν και να ενημερωθούν καθώς οι συμβάσεις ηλεκτρικής ενέργειας, τα δεδομένα εξοπλισμού και οι συνθήκες τοποθεσίας γίνονται όλο και πιο σίγουρες. Διατηρώντας ορατά την ηλεκτρική ενέργεια, τη χρησιμοποίηση, την απόδοση, το κεφάλαιο, τη συντήρηση και επισκευή (O&M) και τη χρηματοδότηση, μια βιομηχανική ομάδα μπορεί να μετατρέψει μια ευρεία προσφορά για πράσινο υδρογόνο συζήτηση σε μια συγκρίσιμη και εφαρμόσιμη ανάλυση έργων.