波兰科学院矿产资源和能源管理研究所
系统配置：光伏1MW电站+250kw PEM水电解槽
氢气质量计算：
Ael：光伏发电量kwh
ηDC/DC：DC/DC转换效率
ηEL：电解槽效率
ηcomp：压缩机效率
QwH2：单位电量转换未氢气质量（kwh/kg）
光伏装置的总容量根据以下依赖性确定：
T：光伏装置安装容量的使用时间
光伏装置的功率计算公式如下：
S：光伏组件面积
E：单位面积上太阳辐射功率W/m2
β：与组件功率相关的效率降低系数
ϑ：组件的工作温度
ηPV：光-电转换效率
光伏装置效率的降低与太阳辐射转化为电能的效率降低有关：
ΔPPV - 光伏电池板功率值的降低，ΔηPV - 光伏电池板效率的降低。光伏电池板制造商在其目录中提供了运行20年的效率下降特征，其中20年后的保证值不低于标称效率的80%。目前，效率的下降幅度从每年0.6%到1%不等，具体取决于光伏电池板的质量和类型。下图显示了运行10年后330Wp光伏电池板性能下降对PPV=f（E）特性影响。
电解槽参数的降低是根据衰退模型建立的，如下图所示（呈线性衰减）：
由于光伏装置发电量的可变性。要充分使用1MW光伏发电产生的能量，必须安装4*250kW电解槽。
在能量分析的基础上，考虑到系统组件效率的下降，确定了光伏-电解槽系统在未来十年运行中的氢气生产变化。结果见下表：
（备注：表格中逗号是小数点，1度电是1kwh）生产1kg氢气所需的实际电量在运行的第一年为65.67kwh/kg。在接下来的几年运行中，由于光伏装置产生的电力减少以及电解槽组件老化使得电解效率降低，导致生产1kg氢气的单位能源需求指标值增加到77.26kWh/kg。
下图显示了生产1千克氢气的单位用电量指标值变化：
计算成本，得到生产1kg氢气成本的变化：
PLN为波兰兹罗提货币，和人民币换算关系如下：1波兰紫罗提=1.587元。在系统运行的第一年，电解制氢的单位成本为136.26兹罗提/kg，在系统运行十年后成本增加了29.23%，达到176.09兹罗提/kg。（如此高的水电解制氢成本可能是波兰电价太贵所致）。
总结：读完感受颇深，氢能若要大规模应用，平价之路必须要走通，只有便宜才能普及。水电解制氢除了把成本降低和性能提升外，耐久性也是要重点攻关对象。另外光伏、风电组件的使用寿命也要考虑。水电解制氢如此，燃料电池更要把耐久性作为产品的重要指标之一，不是性能很高、设备成本降低（所谓的xxx元/kw）就完事了。跑了一万公里，衰减较快，效率降低，单位运行里数氢气消耗量增大，总成本可能反而增大。所以，扎扎实实提升技术水平才是硬道理！
如果本文对您有所启发，不妨扫描上方二维码点个关注
原文始发于微信公众号（氢能漫谈）：波兰科学院：光伏-PEM水电解系统运行效率以及成本变化分析
