碳约束未来能源系统中的氢渗透与燃料电池车辆部署
物理与社会
2020-09-01 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本研究详述了一个全球模型的成果，该模型估算了至 2050 年氢向碳约束能源系统的未来渗透情况。聚焦于最小和最大渗透情景，在顾及全球层面最优经济部署以及以日本为案例研究的利益相关者偏好的前提下，对全球燃料电池车辆（FCV）部署进行了调查。该模型在数学上被表述为一个超大规模线性优化问题，旨在最小化系统成本（包括发电类型、燃料成本、转换成本和碳减排成本），并受各国二氧化碳减排约束。结果表明，到 2050 年，全球约 0.8% 至 2% 的能源消费需求可由氢满足，其中城市燃气和交通成为重要用例。乘用车 FCV 和氢巴士几乎占据了全部氢基交通部门，导致到 2050 年全球部署约 1.2 亿辆 FCV。氢生产依赖化石燃料，且 OECD 国家为净进口方——尤其是日本为 100% 进口情形。为支撑化石燃料制氢，在预期大规模 FCV 车队时，需要大量的碳捕集与封存（CCS）。利益相关者参与显示对 FCV 部署持乐观态度，而识别出的政策问题包括需要对未来能源系统进行大规模投资，以及可再生能源技术与电解槽在技术和经济可行性上的快速进展。
引用
@article{arxiv.2008.13414,
title = {Hydrogen Penetration and Fuel Cell Vehicle Deployment in the Carbon Constrained Future Energy System},
author = {Andrew Chapman and Dinh Hoa Nguyen and Hadi Farabi-As and Kenshi Itaoka and Katsuhiko Hirose and Yasumasa Fujii},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.13414},
year = {2020}
}