A hidrogénenergia-termelési technológia innovációja, népszerűsítése és alkalmazása – az Ally Hi-Tech esettanulmánya
Eredeti link:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
A szerkesztő megjegyzése: Ezt a cikket eredetileg a Wechat hivatalos fiókja: China Thinktank tette közzé
A Nemzeti Fejlesztési és Reformbizottság és a Kínai Nemzeti Energiaügyi Hatóság március 23-án közösen kiadta a hidrogénenergia-ipar fejlesztésének közép- és hosszú távú tervét (2021-2035) (a továbbiakban: terv), amely meghatározta az energiatermelést. a hidrogén attribútuma, és azt javasolta, hogy a hidrogénenergia a jövő nemzeti energiarendszerének szerves része és a stratégiai új iparágak kulcsfontosságú iránya.Az üzemanyagcellás jármű a hidrogénenergia alkalmazásának vezető területe és az ipari fejlődés áttörése Kínában.
2021-ben az üzemanyagcellás járművek nemzeti demonstrációs és alkalmazási politikájának vezérelve az öt városi agglomerációt (Peking, Tiencsin, Hebei, Sanghaj, Guangdong, Hebei és Henan) egymás után elindították, megkezdődött az 10 000 üzemanyagcellás jármű nagyszabású bemutatója és alkalmazása. elindítására, valamint a hidrogénenergia-ipar üzemanyagcellás járműbemutató és -alkalmazás által vezérelt fejlesztése valósult meg a gyakorlatban.
Ugyanakkor áttörések történtek a hidrogénenergia alkalmazása és feltárása terén a nem közlekedési területeken, mint például az acél, a vegyipar és az építőipar.A jövőben a hidrogénenergia diverzifikált és több forgatókönyvű alkalmazásai nagy igényt fognak támasztani a hidrogén iránt.A China Hydrogen Energy Alliance előrejelzése szerint 2030-ra Kína hidrogénigénye eléri a 35 millió tonnát, és a hidrogénenergia a kínai terminálenergia-rendszer legalább 5%-át teszi ki;2050-re a hidrogén iránti kereslet megközelíti a 60 millió tonnát, a hidrogénenergia a kínai terminális energiarendszer több mint 10%-át teszi ki, az ipari lánc éves kibocsátási értéke pedig eléri a 12 billió jüant.
Az ipari fejlődés szempontjából a kínai hidrogénenergia-ipar még a fejlődés korai szakaszában van.A hidrogénenergia alkalmazása, demonstrációja és promóciója során a hidrogén energiaellátásának elégtelensége és magas költsége mindig is nehéz probléma volt, amely korlátozza a kínai hidrogénenergia-ipar fejlődését.A hidrogénellátás fő láncszemeként továbbra is szembetűnőek a járművek hidrogénének magas gyári ára, valamint magas tárolási és szállítási költsége.
Ezért Kínának sürgősen fel kell gyorsítania az alacsony költségű hidrogéntermelési technológia innovációját, népszerűsítését és alkalmazását, javítania kell a demonstrációs alkalmazások gazdaságosságát a hidrogénenergia-ellátás költségeinek csökkentésével, támogatnia kell az üzemanyagcellás járművek nagyszabású demonstrációs alkalmazását, ill. majd az egész hidrogénenergia-ipar fejlődését előmozdítja.
A hidrogén magas ára kiemelkedő probléma a kínai hidrogénenergia-ipar fejlődésében
Kína egy nagy hidrogéntermelő ország.A hidrogéntermelést a petrolkémiai, vegyipari, koksz- és más iparágakban terjesztik.Az előállított hidrogén nagy részét kőolaj-finomítás közbenső termékként, szintetikus ammóniának, metanolnak és más vegyi termékeknek használják fel.A China Hydrogen Energy Alliance statisztikái szerint Kínában a jelenlegi hidrogéntermelés körülbelül 33 millió tonna, főként szénből, földgázból és egyéb fosszilis energiából és ipari melléktermékekből származó gáztisztításból.Közülük a szénből történő hidrogéntermelés 21,34 millió tonna, ami 63,5%-ot tesz ki.Ezt követi az ipari melléktermék hidrogén és földgáz hidrogéntermelés 7,08 millió tonna, illetve 4,6 millió tonna kibocsátással.A víz elektrolízissel történő hidrogéntermelés viszonylag kicsi, körülbelül 500 000 tonna.
Bár az ipari hidrogéngyártási folyamat kiforrott, az ipari lánc teljes, és a beszerzés viszonylag kényelmes, a hidrogén energiaellátása még mindig nagy kihívásokkal néz szembe.A hidrogéntermelés magasabb nyersanyagköltsége és szállítási költsége a hidrogén magasabb végső ellátási árához vezet.A hidrogénenergia-technológia nagyarányú népszerűsítése és alkalmazása érdekében a kulcs a magas hidrogénbeszerzési és szállítási költség szűk keresztmetszetének áttörése.A meglévő hidrogéntermelési módok közül a szénhidrogén előállítás költsége alacsony, de a szén-dioxid-kibocsátás szintje magas.A víz elektrolízissel történő hidrogéntermelés energiafogyasztási költsége a nagy iparágakban magas.
Még alacsony villamosenergia-fogyasztás mellett is több mint 20 jüan/kg a hidrogén előállítási költsége.A hidrogéntermelés alacsony költségű és alacsony szén-dioxid-kibocsátási szintje a megújuló energia energiaelhagyásából adódóan fontos iránya a hidrogén kinyerésének a jövőben.Jelenleg a technológia fokozatosan érett, de a beszerzés helye viszonylag távoli, a szállítási költségek nagyon magasak, és nincs promóciós és alkalmazási forgatókönyv.A hidrogén költségösszetétele szempontjából az energiahidrogén árának 30-45%-a a hidrogén szállítási és töltési költsége.A meglévő, nagynyomású gáz-hidrogénre épülő hidrogénszállítási technológia kisebb egyjármű-szállítási volumenű, a távolsági szállítás gazdasági értéke alacsony, a szilárdtest-tárolás és szállítás, valamint a folyékony hidrogén technológiái nem kiforrottak.Továbbra is a gáz hidrogén kiszervezése a hidrogéntöltő állomáson a fő út.
A jelenlegi kezelési specifikációban a hidrogén továbbra is a veszélyes vegyi anyagok kezelésében szerepel.A nagyüzemi ipari hidrogéntermelésnek be kell lépnie a vegyipari parkba.A nagyüzemi hidrogéntermelés nem felel meg a decentralizált járművek hidrogén iránti keresletének, ami magas hidrogénárat eredményez.Az áttörés eléréséhez sürgősen szükség van egy erősen integrált hidrogéntermelési és üzemanyag-feltöltési technológiára.A földgáz hidrogéntermelés árszínvonala ésszerű, amely nagyarányú és stabil ellátást tud megvalósítani.Ezért azokon a területeken, ahol viszonylag bőséges a földgáz, a földgázon alapuló integrált hidrogéntermelő és üzemanyagtöltő állomás egy megvalósítható hidrogénellátási lehetőség, és egy reális út a hidrogéntöltő állomás népszerűsítéséhez a költségek csökkentése és a tankolás nehéz problémáinak megoldása érdekében. területeken.Jelenleg körülbelül 237 csúszótalpas integrált hidrogéngyártó állomás működik a világon, ami a külföldi hidrogéntöltő állomások teljes számának körülbelül 1/3-át teszi ki.Közülük Japán, Európa, Észak-Amerika és más régiók széles körben alkalmazzák az integrált hidrogéntermelés és üzemanyagtöltő állomás működési módját az állomáson.A hazai helyzetet tekintve Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou és más helyek megkezdték az integrált hidrogéntermelő és üzemanyagtöltő állomások kísérleti felépítését és üzemeltetését.Megjósolható, hogy a hidrogéngazdálkodási és hidrogéntermelési politikák és szabályozások áttörése után az integrált hidrogéntermelő és üzemanyagtöltő állomás lesz a reális választás a hidrogéntöltő állomás kereskedelmi üzemeltetéséhez.
Az Ally Hi-Tech hidrogéntermelési technológiájának innovációja, népszerűsítése és alkalmazása terén szerzett tapasztalat
A hidrogéngyártás területén vezető kínai vállalatként az Ally Hi-Tech megalakulása óta több mint 20 éve új energetikai megoldások és fejlett hidrogéntermelési technológiák kutatására és fejlesztésére összpontosít.A kisüzemi földgáz-hidrogén-előállítási technológia, katalitikus oxidáció metanol-hidrogén-előállítási technológia, magas hőmérsékletű víz-elektrolízises hidrogéngyártási technológia, ammóniabontó hidrogéngyártási technológia, kisüzemi szintetikus ammónia technológia, nagy monomer metanol konverter, integrált hidrogéngyártás területén és a hidrogénező rendszer, a jármű hidrogén irányított tisztítási technológiája számos áttörést ért el a fent felsorolt csúcstechnikai területeken.
Folytassa a technológiai innováció előmozdítását a hidrogéntermelés terén.
Az Ally Hi-Tech mindig a hidrogéntermelést tekinti üzleti tevékenységének középpontjában, és továbbra is olyan technológiai innovációkat hajt végre a hidrogéngyártás területén, mint a metanol átalakítás, a földgáz reformálása és a hidrogén PSA irányított tisztítása.Közülük a cég által önállóan kifejlesztett és tervezett egyetlen metanol konverziós hidrogéngyártó berendezés 20000 Nm³/h hidrogéntermelő kapacitással rendelkezik.A maximális nyomás eléri a 3,3 Mpa-t, elérve a nemzetközi haladó szintet, alacsony energiafogyasztás, biztonság és megbízhatóság, egyszerű folyamat, felügyelet nélkül és így tovább;A cég áttörést ért el a földgázreforming (SMR-módszer) hidrogéntermelési technológiájában.
A hőcserélő reformálási technológiát alkalmazzák, és egyetlen berendezéskészlet hidrogéntermelési kapacitása akár 30 000 Nm ³/h.A maximális nyomás elérheti a 3,0 MPa-t, a beruházási költség jelentősen csökken, és a földgáz energiafogyasztása 33% -kal csökken;A nyomásingadozásos adszorpciós (PSA) hidrogén-irányított tisztítási technológiát illetően a vállalat számos komplett hidrogéntisztító technológiát fejlesztett ki, és egyetlen berendezéskészlet hidrogéntermelési kapacitása 100 000 Nm ³/h.A maximális nyomás 5,0 MPa.Jellemzői a magas fokú automatizálás, az egyszerű kezelés, a jó környezet és a hosszú élettartam.Széles körben alkalmazzák az ipari gázleválasztás területén.
1. ábra: Az Ally Hi-Tech által beállított H2 gyártóberendezések
Figyelmet fordítanak a hidrogénenergia sorozatú termékek fejlesztésére és promóciójára.
A hidrogéngyártás technológiai innovációja és termékfejlesztése során az Ally Hi-Tech figyelmet fordít a termékfejlesztés kiterjesztésére a downstream hidrogén üzemanyagcellák területén, aktívan támogatja a katalizátorok, adszorbensek, szabályozószelepek, moduláris kis hidrogének kutatás-fejlesztését és alkalmazását. termelési berendezéseket és hosszú élettartamú üzemanyagcellás áramellátó rendszert, és erőteljesen támogatja az integrált hidrogéntermelő és hidrogénező állomás technológiáját és felszerelését.A termékpromóció szempontjából az Ally Hi-Tech mérnöki tervezés szakképesítése átfogó.Elkötelezte magát amellett, hogy egyablakos hidrogénenergia-megoldási termékeket és szolgáltatásokat nyújtson, és a termékpiaci alkalmazást gyorsan népszerűsítik.
Áttörések történtek a hidrogéntermelő berendezések alkalmazásában.
Jelenleg az Ally Hi-Tech több mint 620 hidrogén-előállító és hidrogéntisztító berendezést épített.Közülük az Ally Hi-Tech több mint 300 készlet metanol-hidrogén-előállító berendezést, több mint 100 készlet földgáz-hidrogén-előállító berendezést és több mint 130 készlet nagy PSA-projektberendezést támogatott, és számos hidrogén-termelési projektet vállalt. nemzeti témákat.
Az Ally Hi-Tech olyan híres hazai és külföldi cégekkel működött együtt, mint a Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP és így tovább.A kis- és közepes méretű hidrogéngyártó berendezések területén a legnagyobb kínálattal rendelkező komplett berendezés-szolgáltatók egyike a világon.Jelenleg az Ally Hi-Tech hidrogéngyártó berendezéseket 16 országba és régióba exportálták, például az Egyesült Államokba, Japánba, Dél-Koreába, Indiába, Malajziába, a Fülöp-szigetekre, Pakisztánba, Mianmarba, Thaiföldre és Dél-Afrikába.2019-ben az Ally Hi-Tech harmadik generációs integrált földgáz-hidrogén-előállító berendezését az American Plug Power Inc.-hez exportálták, amelyet teljes mértékben az amerikai szabványoknak megfelelően terveztek és gyártottak, precedenst teremtve a kínai földgáz-hidrogén-előállító berendezések számára. exportálják az Egyesült Államokba.
2. ábra: Az Ally Hi-Tech által az Egyesült Államokba exportált hidrogén-előállító és hidrogénező integrált berendezések
A hidrogéntermelő és hidrogénező integrált állomás első tételének építése.
Tekintettel az instabil forrásokból és a magas energiaárakból származó hidrogén gyakorlati problémáira, az Ally High-Tech elkötelezett a magasan integrált hidrogéntermelési technológia alkalmazásának előmozdítása mellett, és a meglévő kiforrott metanol ellátó rendszer, földgázvezeték-hálózat, CNG és LNG-töltőállomások az integrált hidrogéntermelő és üzemanyagtöltő állomás rekonstrukciójához és bővítéséhez.2021 szeptemberében üzembe helyezték az első hazai integrált földgáz-hidrogén-előállító és -hidrogénező állomást az Ally Hi-Tech általános szerződése alapján a Foshan gáz Nanzhuang hidrogénező állomásán.
Az állomás egy készlet 1000 kg/nap földgázreformáló hidrogéntermelő egységgel és egy 100 kg/nap vízelektrolízises hidrogéntermelő egységgel van kialakítva, 1000 kg/nap külső hidrogénező kapacitással.Ez egy tipikus "hidrogén előállítás + kompresszió + tárolás + töltés" integrált hidrogénező állomás.Vezető szerepet tölt be a környezetbarát, széleskörű hőmérséklet-változási katalizátor és az irányított ko-tisztítási technológia alkalmazásában az iparban, amely 3%-kal javítja a hidrogéntermelés hatékonyságát és hatékonyan csökkenti a hidrogéntermelés energiafelhasználását.Az állomás nagy integráltságú, kis alapterületű és magasan integrált hidrogéngyártó berendezéssel rendelkezik.
Az állomáson a hidrogéntermelés csökkenti a hidrogénszállítási kapcsolatokat, valamint a hidrogén tárolásának és szállításának költségeit, ami közvetlenül csökkenti a hidrogénfogyasztás költségeit.Az állomás lefoglalt egy külső interfészt, amely képes megtölteni a hosszú csöves pótkocsikat, és szülőállomásként szolgál hidrogénforrásként a környező hidrogénező állomások számára, egy regionális hidrogénező alszülő integrált állomást alkotva.Ezen túlmenően ez az integrált hidrogéntermelő és hidrogénező állomás a meglévő metanol elosztó rendszer, földgázvezeték-hálózat és egyéb létesítmények, valamint benzinkutak és CNG és LNG töltőállomások alapján is rekonstruálható és bővíthető, ami könnyen népszerűsíthető, ill. végrehajtani.
3. ábra Integrált hidrogéntermelő és hidrogénező állomás Nanzhuangban, Foshanban, Guangdongban
Aktívan vezeti az ipari innovációt, promóciót és alkalmazást, valamint nemzetközi cseréket és együttműködést.
Az Ally Hi-Tech a nemzeti Torch Program kulcsfontosságú high-tech vállalkozásaként, egy új gazdaságot bemutató vállalkozásként Szecsuán tartományban és egy speciális és különleges új vállalkozásként Szecsuán tartományban, az Ally Hi-Tech aktívan vezeti az ipari innovációt, és támogatja a nemzetközi cseréket és együttműködést.2005 óta az Ally Hi-Tech folyamatosan biztosított hidrogéngyártási technológiát és berendezéseket a főbb nemzeti 863 üzemanyagcellás projektekben – a Shanghai Anting hidrogén-töltőállomáson, a pekingi olimpiai hidrogén-töltőállomáson és a Shanghai World Expo hidrogén-töltőállomásán, és biztosított minden hidrogéngyártó állomás projektet. Kína űrkilövő központja magas színvonalú.
Az Országos Hidrogénenergia Szabványügyi Bizottság tagjaként az Ally Hi-Tech aktívan részt vett a hidrogénenergia-szabványrendszer kiépítésében itthon és külföldön, vezette egy nemzeti hidrogénenergia-szabvány kidolgozását, és részt vett hét nemzeti szabvány kidolgozásában. és egy nemzetközi szabvány.Ugyanakkor az Ally Hi-Tech aktívan támogatta a nemzetközi cseréket és együttműködést, megalapította Japánban a Chengchuan Technology Co., Ltd.-t, kifejlesztette a hidrogéntermelési technológia új generációját, a SOFC kogenerációs technológiát és a kapcsolódó termékeket, valamint együttműködést folytatott vállalatokkal. az Egyesült Államokban, Németországban és Japánban az új víz-elektrolízises hidrogéngyártási technológia és a kisüzemi szintetikus ammónia technológia területén.A Kínából, az Egyesült Államokból és az Európai Unióból származó 45 szabadalommal rendelkező Ally Hi-Tech tipikus technológia-alapú és exportorientált vállalkozás.
Politikai javaslat
A fenti elemzés szerint a hidrogéntermelési technológia innovációja alapján az Ally Hi-Tech áttörést ért el a hidrogéntermelő berendezések fejlesztésében, a hidrogéntermelő berendezések népszerűsítésében és alkalmazásában, az integrált hidrogéntermelő és üzemanyagtöltő állomás építésében és üzemeltetésében. , amely nagy jelentőséggel bír Kína független technológiai innovációja szempontjából a hidrogénenergiával és a hidrogénfogyasztás költségeinek csökkentésével kapcsolatban.A hidrogénenergia-ellátás biztosítása és javítása, a biztonságos, stabil és hatékony hidrogénenergia-ellátó hálózat kiépítésének felgyorsítása, valamint a tiszta, alacsony szén-dioxid-kibocsátású és alacsony költségű, diverzifikált hidrogéntermelő rendszer kiépítése érdekében Kínának meg kell erősítenie a hidrogéntermelési technológiai innovációt, valamint termékfejlesztéssel, törje át az irányelvek és szabályozások korlátait, és ösztönözze a piaci potenciállal rendelkező új berendezéseket és modelleket, hogy először próbálják ki.A támogató politikák további javításával és az ipari környezet optimalizálásával elősegítjük a kínai hidrogénenergia-ipar magas színvonalú fejlődését, és erőteljesen támogatjuk az energia zöld átalakítását.
A hidrogénenergia-ipar szakpolitikai rendszerének javítása.
Jelenleg kiadták a "hidrogénenergia-ipar stratégiai pozicionálási és támogató politikáit", de a hidrogénenergia-ipar konkrét fejlesztési iránya nincs meghatározva.Az ipari fejlődés intézményi akadályainak és szakpolitikai szűk keresztmetszeteinek feloldása érdekében Kínának meg kell erősítenie a szakpolitikai innovációt, tökéletes hidrogénenergia-gazdálkodási normákat kell megfogalmaznia, tisztáznia kell az előkészítés, tárolás, szállítás és töltés gazdálkodási folyamatait és irányítási intézményeit, valamint végre kell hajtania a hatósági feladatokat. felelős biztonsági felügyeleti osztály.Tartsa be az ipari fejlesztést ösztönző demonstrációs alkalmazások modelljét, és átfogóan támogassa a hidrogénenergia diverzifikált demonstrációs fejlesztését a szállításban, az energiatárolásban, az elosztott energiában és így tovább.
Hidrogénenergia-ellátó rendszer kiépítése a helyi viszonyoknak megfelelően.
Az önkormányzatok átfogóan mérlegeljék a régió hidrogénenergia-ellátó kapacitását, ipari megalapozását és piaci terét a meglévő és potenciális erőforrások előnyei alapján, válasszanak ki a helyi adottságoknak megfelelő hidrogéntermelési módokat, végezzék el a hidrogén energiaellátási garancia kapacitás kiépítését. , előnyben részesítik az ipari melléktermék hidrogén felhasználását, és a megújuló energiából történő hidrogéntermelés fejlesztésére helyezik a hangsúlyt.Ösztönözze a minősített régiókat, hogy több csatornán keresztül működjenek együtt egy alacsony szén-dioxid-kibocsátású, biztonságos, stabil és gazdaságos helyi hidrogénenergia-ellátó rendszer kiépítése érdekében, hogy kielégítsék a nagyméretű hidrogénforrások kínálati igényeit.
A hidrogéntermelő berendezések technológiai innovációjának növelése.
Összpontosítson a hidrogéntisztító és hidrogéntermelés kulcsfontosságú berendezései K+F-jének, gyártásának és ipari alkalmazásának előmozdítására, és az ipari lánc előnyös vállalkozásaira támaszkodva építsen ki egy magas színvonalú fejlesztési technológiai rendszert a hidrogénenergia-berendezések termékeihez.Támogassa a vezető vállalkozásokat a hidrogéntermelés területén, hogy átvegyék a vezetést, olyan innovációs platformokat alakítsanak ki, mint az ipari innovációs központ, a mérnöki kutatóközpont, a technológiai innovációs központ és a gyártási innovációs központ, kezeljék a hidrogéngyártó berendezések főbb problémáit, támogassák a "specializált és speciális újdonságokat" "A kis- és középvállalkozások részt vegyenek a hidrogéntermelő berendezések közös technológiáinak kutatásában és fejlesztésében, és számos egyedülálló bajnok vállalkozást ápoljanak, amelyek erős független képességgel rendelkeznek az alapvető technológia terén.
Az integrált hidrogéntermelő és hidrogénező állomások szakpolitikai támogatásának megerősítése.
A terv rámutat arra, hogy az olyan új modellek feltárásához, mint a hidrogéntermelést, tárolást és hidrogénezést integráló hidrogénállomások az állomáson, át kell törnünk az integrált állomások építésére vonatkozó politikai korlátokat a gyökerektől.A nemzeti energiatörvény mielőbbi bevezetése a hidrogén energiajellemzésének felső szintről történő meghatározására.Az integrált állomások építésére vonatkozó korlátozások áttörése, az integrált hidrogéntermelő és hidrogénező állomások népszerűsítése, valamint az integrált állomások építésének és üzemeltetésének kísérleti demonstrációja gazdaságosan fejlett, gazdag földgázkészlettel rendelkező területeken.Pénzügyi támogatás nyújtása az árgazdasági és szén-dioxid-kibocsátási szabványok követelményeinek megfelelő integrált állomások építéséhez és üzemeltetéséhez, az érintett vezető vállalkozások támogatása a nemzeti „specializált és speciális új” vállalkozások megpályázásához, valamint az integrált hidrogén biztonságtechnikai specifikációinak és szabványainak javítása. termelő és hidrogénező állomások.
Aktívan hajtson végre új üzleti modellek bemutatását és népszerűsítését.
Ösztönözni kell az üzleti modell innovációját az integrált hidrogéntermelés állomásokon, átfogó olaj-, hidrogén- és villamosenergia-ellátó állomások, valamint a „hidrogén, járművek és állomások” összehangolt működtetése formájában.Azokon a területeken, ahol nagy az üzemanyagcellás jármű és a hidrogénellátás nagy nyomása, integrált állomásokat fogunk feltárni a hidrogén előállítására és földgázból történő hidrogénezésére, valamint ösztönözni fogjuk a kedvező földgázárakkal és az üzemanyagcellás járművek demonstrációs üzemeltetésével rendelkező területeket.A bőséges szél- és vízerőforrásokkal, valamint hidrogénenergia alkalmazási forgatókönyvekkel rendelkező területeken megújuló energiával integrált hidrogéntermelő és hidrogénező állomások építése, a demonstrációs skála fokozatos bővítése, megismételhető és népszerűsített tapasztalatok kialakítása, valamint az energiahidrogén szén- és költségcsökkentésének felgyorsítása.
(Szerző: Peking Yiwei Zhiyuan Információs Tanácsadó Központ jövőbeli ipari kutatócsoportja)
Feladás időpontja: 2022. szeptember 29
