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《利用Aspen Plus生物质气化合成气和氢气生产最佳运行条件的数值研究》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2019-07-23

  • 本研究致力于使用Aspen Plus过程模拟器提供可靠的数值方法，该模拟器能够对葡萄牙森林残留物的下吸气化进行敏感性分析。讨论了关键参数的影响，包括气化温度和蒸汽与生物质比（SBR）对产气成分的影响。使用结合Fortran子程序的Aspen Plus模拟器进行灵敏度分析。该模型通过实验数据验证，并且发现一致性很好。使用空气作为气化剂进行的灵敏度分析的结果表明，较高的温度有利于具有较高氢含量和热值的产生气体。模拟结果还表明，与使用空气作为气化剂相比，使用蒸汽作为气化剂可以增加产生的气体的氢含量和热值。对这些数据的了解对于开发有关使用葡萄牙森林残留物作为能源的项目具有决定性意义。

    ——文章发布于2020年2月

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  • 《我们的能源未来是否具有电气化，生物质和氢气？》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2019-08-27
    • 在其最新的“能源展望”报告中，彭博新能源财经表示，到2050年，风能和太阳能光伏发电（PV）将供应全球约50％的电力。据预测，Wind将生产26％的太阳能电池和22％的太阳能电池，可再生能源将全部供应占总数的62％。尽管到2050年电力需求增加了62％，导致全球发电量几乎增加了两倍。根据这一展望，核能将达到7％，化石将达到31％，因此可再生能源显然会获胜 - 尽管化石行业的排放量仍将上升。 国际可再生??能源机构IRENA更为乐观。在一份新报告中，它表示，通过电气化推动可再生能源和能源效率可以提供90％的必要减少与能源相关的碳排放，以便在2050年之前将全球温度上升限制在2°C以下。可再生能源可以提供86％的可再生能源通过全球电力和电气化，他们将提供75％的减排量。它认为电气化是所有这一切的重要组成部分，特别是因为它可以帮助平衡可变可再生能源：“清洁电力将成为主要的电力来源，再加上'智能'数字技术，可以充分利用不断增长的数量低成本可再生能源“。 提前电气化 “在具有强大全球气候政策的高度数字化的未来，能源服务的电气化将是普遍存在的，”IRENA说。 “电动或燃料电池汽车将主要取代化石燃料汽车和卡车，热泵和电锅炉将取代建筑和工业中的石油和燃气炉。来自可再生能源的电力也可用于制造氢气，合成气体或液体，用于难以直接通电的应用。“ IRENA报告着眼于如何管理这一主要变量的输入，来自中国和德国以及意大利的领跑者的案例研究，研究如何实现电网平衡。 IRENA表示灵活性是关键，“新兴创新不仅可以进一步提高供应方面的灵活性，而且还可以扩大电力系统所有部分的灵活性，包括电网和需求方”。 但是，还有很长的路要走。例如，这不仅仅是关于不足之处。当权力过大时，唯一的选择往往是缩减 - 倾销。这在中国是一个大问题。但中国正在应对这一问题，其战略包括改善电网：2018年风电场的限电水平从前一年的13％降至7％，而太阳能光伏电站的缩减率则从同期的5.8％降至3％。在满足高峰负荷方面，中国不太有吸引力地改造旧煤电厂以降低最低负荷水平。 IRENA表示，“与投资开式循环燃气轮机或抽水蓄能相比，由于交货时间更短，成本更低，因此在短期内增加灵活性是最可行的方法”。德国大部分都做过类似的事情，而等待其网格系统的（延迟）升级。但是那里和其他地方还需要全面的智能电网需求管理和更多存储，包括“电力到气体” - 来源氢（P2G）。 IRENA着眼于智能数字技术，它称“承诺提高系统灵活性，允许最大限度地利用低成本可再生能源，包括运输”，以及电动汽车充电和氢气再生产品等新应用。但它也提到了由撒丁岛使用的意大利同步电容器提供的频率/电压支持系统。 不仅仅是电力？ 通过电网连接系统强调电气化和平衡是可以理解的。在IRENA的愿景中，将会有大量可用的绿色电力，其中大部分是可变的，而且一些平衡选项是基于电力的 - 例如超级电网进口和出口。但并非所有人都是。除了电池，其中电能产生短期存储的化学电荷，以及抽水存储，利用电力通过将水上坡泵送到水库而产生潜在能量，大多数长期存储系统依靠将电能转换为更容易存储的热量或天然气。可能是热量和/或绿色氢气存储将成为平衡的重要选择 - 通过巨大的地下洞穴商店的氢气和通过巨型热水或热岩石商店的热量。一些试点项目正在进行热量储存，例如在德国，最终寻找GWh级系统，以及氢气，在英国使用P2G连接的地下储存系统。 更重要的是，我们不一定限于使用可再生电力作为输入能源。太阳能热量可能具有巨大潜力。同样地热和生物质热。这种热量可以直接在当地采购和使用。但是，如果需要，热量可以从源到用户或存储设施传输一段距离，而不会造成重大损失。例如，布拉格的区域供热网络由65公里外的垃圾发电厂供热。也就是说，如果我们想要传输能量更长的距离，那么管道中的气体更有意义，除了P2G氢气之外还使用沼气。可能存在气体泄漏的问题，正如我在之前的文章中所讨论的那样，加利福尼亚的伯克利最近甚至禁止在新建筑物中使用天然气。但这完全是关于化石甲烷（和页岩气），而不是氢气或绿色气体。如果绿色燃气管道/使用选项在美国被封锁将是不幸的 - P2G转换只是在那里。 氢或生物质？ 在某些情况下，绿色气体传输可能优于电网传输，绿色气体可以帮助平衡，但是有足够的绿色气体 - 沼气和合成氢 - 来传输然后使用吗？世界能源委员会（WEC）最近调查了对氢的看法，包括P2G“绿色氢”和合成燃料P2X衍生物，并且非常有希望。该委员会认为氢气产量大幅增加，并表示“使用电解的氢气生产商都提到技术成熟度和成本下降是最近的关键发展。与进口相结合，P2X的经济基本面可能即将发生变化。因此，该组织认为使用可再生能源生产的氢和衍生物在某些领域可能会有一个光明的未来。 WEC认为，到2040年，这些来源中约有47％用于运输，18％用于平衡，约13％用于电力和供暖，9％用于工业。氢气也被视为IEA新报告中的一个关键新选择，并且在最近的日本G20峰会中占据了重要位置，该峰会正在大力推动氢气。 “由于可再生能源成本下降和氢气生产规模扩大，到2030年，可再生电力生产氢气的成本可能下降30％，”IEA表示。斯坦福大学的一份新报告也对氢经济学持乐观态度。 相比之下，尽管潜在的生物质资源非常庞大，但生物量作为能源存在环境限制，最明显的是土地利用冲突。分开使用废物，生物质是土地和水，饥饿的选择。生物质的使用几乎涉及所有部门的影响问题，例如使用林业木材进行电力生产，并在广阔的棕榈油种植园中种植生物燃料用于车辆燃料。更重要的是，生物质作为能源的价值从根本上受到植物光合作用效率极低的限制。正如斯坦福大学的马克雅各布森所说，风能，水能和（直接）太阳能发电技术使用的土地少得多，代表了更好的电力生产选择，唯一的例外是废物的使用。 然而，对于产热问题可能不那么清楚。生物质和沼气是可储存的，对于不可避免的可变需求供热部门来说是一个很大的优势。使用生物质/沼气作为备用/调峰工厂和热电联产（CHP）工厂的可存储燃料，与大型蓄热器相连，提供了一种有价值的，灵活的平衡选择。通过CHP，可以改变热量与功率输出的比率，以匹配不同的热量和功率需求以及不同的绿色电源。这可能会给生物质带来优势。 一些乐观主义者认为，尽管存在这些问题，生物质在许多其他应用中也可以做得很好 - 而且应该努力推进。 IEA执行董事法提赫·比罗尔认为生物质是这一组合的重要组成部分。 “现代生物能源是可再生能源领域被忽视的巨人，”他说。 “它在全球可再生能源消费总量中的份额目前约为50％，换句话说就像水电，风能，太阳能和所有其他可再生能源的总和一样。”国际能源署表示，生物质将继续引领可再生能源消费增长至2023年，由于其在供暖和运输部门的使用增加。我们会看到。但英国可再生能源协会表示，生物能源目前是英国最大的可再生能源：提供7.4％的一次能源，11％的电力，4％的热能，2％的汽车燃料。该协会坚持认为，扩大对于实现气候目标至关重要，并期待生物能源在2032年前提供15％的英国热能，电力和交通能源。一些环保人士不会同意。 ——文章发布于2019年8月21日
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  • 《一种利用生物质生产氢的新型生物燃料系统》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2020-03-23
    • 在韩国，蔚山国家科学技术研究院(简称UNIST)的一个研究小组提出了一种新的生物燃料系统，该系统利用生物质能中发现的木质素来生产氢。该系统利用钼催化剂对木质素进行分解，生成高附加值的化合物，该过程中所提取的电子能有效地生成氢气。 一种新的氢气生产技术已经被开发出来，该技术包括在生物质(如废木材)分解过程中产生的电子。生物质分解后产生的产物是一种高附加值的化合物，是一种提高制氢效率的二重技术。 电解水(H2O)是一种环保的制氢方法。电压作用于水，同时产生氢和氧。然而，在目前报道的技术中，氧发生反应(OER)缓慢而复杂，制氢效率低。这是因为氢气(H2)是由氢离子(H+)作为电子产生的，因为这些电子来自于氧的演化反应。 通过这项研究，Ryu教授和他的研究小组已经开发出一种新的生物燃料系统，该系统使用木质素作为电子供体，以减少氧发生反应(OER)的整体效率低下。这是利用钼基廉价金属催化剂(PMA)在低温下分解木质素，并提取过程中产生的电子产生氢气的原理。这种新装置的设计目的是将电子从木质素中沿着导线转移到发生析氢反应(HER)的电极上。 此外，通过木质素分解产生的香兰素或一氧化碳(CO)是各种工业过程中非常有用的物质。“木质素是自然界第二丰富的生物质，很难分解。然而，使用钼基催化剂(PMA)，它很容易在低温下降解，”研究助理教授Yuri Choi说，他是这项研究的合著者。
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