碳中和的关键：团队提出韩国氢能最佳利用策略
联合研究小组开发了针对韩国环境优化的能源系统模型，并提出了利用氢能的最佳策略。氢气被强调为实现政府“2050 年碳中和情景”的关键资源。氢气不仅本身是一种清洁能源，还可以利用可再生能源的剩余电力生产并在需要时转换回电能，非常适合管理波动性和运营电网。
然而，到目前为止，对氢能在国家能源系统层面的作用进行定量和深入分析的研究很少。考虑到韩国特定能源环境的研究尤其缺乏，这凸显了需要以科学的方法来支持国家政策。
研究团队以国际能源署（IEA）的能源系统分析模型TIMES（The Integrated MARKAL-EFOM System）为基础，成功开发了反映韩国能源环境的KIER-TIMES模型，并利用该模型预测了2050年实现国家碳中和所需的氢能最佳比例。
KIER-TIMES 模型综合考虑了韩国当前的能源供需、未来能源需求、电力供应计划和能源价格。它特别包括各种假设，例如政府“2050 年碳中和情景最终计划”中概述的 2050 年最终能源需求，以确保与政府政策保持一致。此外，还进行了敏感性分析，以评估这些假设的变化如何影响结果，从而提高模型的可靠性和适用性，即使政府政策条件发生变化。
模型分析结果表明，为了在2050年实现国家层面的碳中和，氢能需要占到整体能源供应的27%。此外，预测显示，氢能对整体能源使用的贡献预计将上升到25%。
此外，研究团队利用开发的模型对情景中提出的氢气进口份额、水电解技术效率的提高以及碳捕获技术的使用进行了深入分析。
该情景将氢气的进口份额设定为 80% 至 82%，考虑到国内可再生能源的潜力。但研究小组的分析表明，至少需要 76% 的氢气进口才能实现碳中和，进口份额越高，实现这一目标的可能性就越大。
研究团队还分析了通过提高水电解技术效率可以实现的电力消耗减少量。国家水电解效率研发目标设定为94%。如果实现这一目标，预计将减少全国总电力消耗6.4%，氢气消耗10.3%。
研究团队还提出了碳捕获、利用和储存 (CCUS) 技术的使用策略。他们的分析表明，与安装在天然气发电厂相比，CCUS 在蓝色氢气生产设施中应用时更为有效。增加蓝色氢气的产量有助于减少对生产成本更高的绿色氢气的依赖，使其成为更具成本效益的选择。
领导联合研究的 Sang Yong Park 博士表示：“这项研究意义重大，因为它采用了符合国际标准的方法，考虑到韩国的能源环境，得出了氢能的作用和最佳利用策略。我们计划扩展 KIER-TIMES模型，以分析行业耦合技术对碳中和的贡献，并对其部署和传播进行研究。”
同时，这项研究是国家科学技术研究委员会于2023年7月启动的“部门耦合与集成（SCI）融合研究小组”项目的一部分。研究成果于9月30日在《能源》杂志上发表。
该团队由韩国能源研究所 (KIER) 国家气候技术中心的 Park 博士和浦项科技大学工业与管理工程系的 Dong Gu Choi 教授领导。
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