Innovasjon, popularisering og anvendelse av teknologi for produksjon av hydrogenenergi -- en casestudie av Ally Hi-Tech
Opprinnelig lenke:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Redaktørens merknad: Dette er en artikkel opprinnelig publisert av Wechat offisielle konto: China Thinktank
Den 23. mars utstedte National Development and Reform Commission og National Energy Administration of China i fellesskap den mellomlange og langsiktige planen for utvikling av hydrogenenergiindustrien (2021-2035) (heretter referert til som planen), som definerte energien. egenskapen til hydrogen og foreslått at hydrogenenergi er en integrert del av det fremtidige nasjonale energisystemet og nøkkelretningen for strategiske nye næringer.Brenselcellekjøretøy er det ledende feltet innen bruk av hydrogenenergi og gjennombruddet for industriell utvikling i Kina.
I 2021, drevet av den nasjonale demonstrasjons- og brukspolitikken for brenselcellekjøretøy, ble de fem urbane tettstedene Beijing, Tianjin, Hebei, Shanghai, Guangdong, Hebei og Henan suksessivt lansert, og den storstilte demonstrasjonen og bruken av 10 000 brenselcellekjøretøy begynte skal lanseres, og utviklingen av hydrogenenergiindustrien drevet av demonstrasjon og anvendelse av brenselcellebiler har blitt satt ut i livet.
Samtidig har det også blitt gjort gjennombrudd i anvendelse og utforskning av hydrogenenergi i ikke-transportfelt som stål, kjemisk industri og konstruksjon.I fremtiden vil diversifiserte og multiscenarioapplikasjoner av hydrogenenergi gi en stor etterspørsel etter hydrogen.I følge spådommen fra China Hydrogen Energy Alliance, innen 2030, vil Kinas etterspørsel etter hydrogen nå 35 millioner tonn, og hydrogenenergi vil utgjøre minst 5 % av Kinas terminalenergisystem;Innen 2050 vil etterspørselen etter hydrogen være nær 60 millioner tonn, hydrogenenergi utgjør mer enn 10% av Kinas terminalenergisystem, og den årlige produksjonsverdien til industrikjeden vil nå 12 billioner yuan.
Fra perspektivet til industriell utvikling er Kinas hydrogenenergiindustri fortsatt i det tidlige utviklingsstadiet.I prosessen med bruk av hydrogenenergi, demonstrasjon og promotering, har utilstrekkelig forsyning og høye kostnader for hydrogen for energi alltid vært et vanskelig problem som begrenser utviklingen av Kinas hydrogenenergiindustri.Som kjernen i hydrogenforsyningen er problemene med høy pris fra fabrikk og høye lagrings- og transportkostnader for kjøretøyhydrogen fortsatt fremtredende.
Derfor trenger Kina snarest å øke hastigheten på innovasjonen, populariseringen og anvendelsen av lavkostteknologi for hydrogenproduksjon, forbedre økonomien for demonstrasjonsapplikasjoner ved å redusere kostnadene for hydrogenenergiforsyning, støtte storskala demonstrasjonsanvendelse av brenselcellekjøretøyer, og deretter drive utviklingen av hele hydrogenenergiindustrien.
Den høye prisen på hydrogen er et fremtredende problem i utviklingen av Kinas hydrogenenergiindustri
Kina er et stort land som produserer hydrogen.Hydrogenproduksjonen er distribuert i petrokjemisk industri, kjemisk industri, koks og annen industri.Mesteparten av hydrogenet som produseres brukes som mellomprodukter for petroleumsraffinering, syntetisk ammoniakk, metanol og andre kjemiske produkter.I følge statistikken til China Hydrogen Energy Alliance er den nåværende hydrogenproduksjonen i Kina omtrent 33 millioner tonn, hovedsakelig fra kull, naturgass og annen fossil energi og industriell gassrensing av biprodukter.Blant dem er produksjonen av hydrogenproduksjon fra kull 21,34 millioner tonn, som utgjør 63,5%.Etterfulgt av industrielt biprodukt hydrogen og naturgass-hydrogenproduksjon, med en produksjon på henholdsvis 7,08 millioner tonn og 4,6 millioner tonn.Hydrogenproduksjonen ved vannelektrolyse er relativt liten, ca. 500 000 tonn.
Selv om den industrielle hydrogenproduksjonsprosessen er moden, industrikjeden er komplett og anskaffelsen relativt praktisk, står energiforsyningen fortsatt overfor store utfordringer.De høyere råvarekostnadene og transportkostnadene ved hydrogenproduksjon fører til høyere terminalpris på hydrogen.For å realisere storskala popularisering og anvendelse av hydrogenenergiteknologi, er nøkkelen å bryte gjennom flaskehalsen med høye hydrogenanskaffelseskostnader og transportkostnader.Blant de eksisterende hydrogenproduksjonsmetodene er kostnadene for kullhydrogenproduksjon lave, men karbonutslippsnivået er høyt.Energiforbrukskostnadene ved hydrogenproduksjon ved vannelektrolyse i store industrier er høye.
Selv med lav elektrisitet er produksjonskostnaden for hydrogen mer enn 20 yuan / kg.Den lave kostnaden og det lave karbonutslippsnivået ved hydrogenproduksjon fra kraftnedleggelse av fornybar energi er en viktig retning for å skaffe hydrogen i fremtiden.For tiden er teknologien gradvis moden, men anskaffelsesstedet er relativt avsidesliggende, transportkostnadene er svært høye, og det er ingen markedsførings- og bruksscenario.Fra perspektivet til hydrogenkostnadssammensetningen er 30 ~ 45% av prisen på energihydrogen kostnaden for hydrogentransport og fylling.Den eksisterende hydrogentransportteknologien basert på høytrykksgasshydrogen har mindre transportvolum for enkeltbiler, dårlig økonomisk verdi av langdistansetransport, og teknologiene for lagring og transport i fast tilstand og flytende hydrogen er ikke modne.Outsourcing av gasshydrogen i hydrogentankstasjon er fortsatt hovedveien.
I gjeldende forvaltningsspesifikasjon er hydrogen fortsatt oppført som håndtering av farlige kjemikalier.Storskala industriell hydrogenproduksjon må inn i den kjemiske industriparken.Storskala hydrogenproduksjon samsvarer ikke med etterspørselen etter hydrogen til desentraliserte kjøretøy, noe som resulterer i høye hydrogenpriser.En svært integrert teknologi for produksjon og tanking av hydrogen er et presserende behov for å oppnå et gjennombrudd.Prisnivået på naturgass-hydrogenproduksjon er rimelig, noe som kan realisere storskala og stabil forsyning.Derfor, i områder med relativt rikelig naturgass, er den integrerte hydrogenproduksjons- og drivstoffstasjonen basert på naturgass et mulig alternativ for hydrogenforsyning og en realistisk vei for å fremme hydrogentankestasjonen for å redusere kostnadene og løse det vanskelige problemet med tanking i enkelte områder.For øyeblikket er det rundt 237 integrerte hydrogenproduksjonsstasjoner på glidemonterte enheter i verden, som utgjør omtrent 1/3 av det totale antallet utenlandske drivstoffstasjoner.Blant dem bruker Japan, Europa, Nord-Amerika og andre regioner i stor grad driftsmodusen for integrert hydrogenproduksjon og drivstoffstasjon på stasjonen.Når det gjelder den innenlandske situasjonen, har Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou og andre steder begynt å utforske pilotkonstruksjonen og driften av integrerte hydrogenproduksjons- og bensinstasjoner.Det kan forutses at etter gjennombruddet av hydrogenstyring og hydrogenproduksjonspolitikk og -forskrifter, vil den integrerte hydrogenproduksjons- og drivstoffstasjonen være det realistiske valget for kommersiell drift av hydrogentankstasjonen.
Erfaring innen innovasjon, popularisering og anvendelse av hydrogenproduksjonsteknologi fra Ally Hi-Tech
Som en ledende bedrift innen hydrogenproduksjon i Kina, har Ally Hi-Tech fokusert på forskning og utvikling av nye energiløsninger og avanserte hydrogenproduksjonsteknologier siden etableringen i mer enn 20 år.Innenfor småskala naturgasshydrogenproduksjonsteknologi, katalytisk oksidasjonsmetanolhydrogenproduksjonsteknologi, høytemperaturvannelektrolysehydrogenproduksjonsteknologi, ammoniakkdekomponeringshydrogenproduksjonsteknologi, småskala syntetisk ammoniakkteknologi, stor monomer metanolomformer, integrert hydrogenproduksjon og hydrogeneringssystem, retningsbestemt renseteknologi for kjøretøyshydrogen, har mange gjennombrudd blitt gjort innen banebrytende tekniske felt som nevnt ovenfor.
Fortsette å fremme teknologisk innovasjon innen hydrogenproduksjon.
Ally Hi-Tech tar alltid hydrogenproduksjon som kjernen i sin virksomhet, og fortsetter å utføre teknologisk innovasjon innen hydrogenproduksjon som metanolkonvertering, naturgassreformering og PSA-retningsrensing av hydrogen.Blant dem har et enkelt sett med metanolkonverteringshydrogenproduksjonsutstyr uavhengig utviklet og designet av selskapet en hydrogenproduksjonskapasitet på 20 000 Nm ³/t.Maksimalt trykk når 3.3Mpa, når det internasjonale avanserte nivået, med fordelene med lavt energiforbruk, sikkerhet og pålitelighet, enkel prosess, uovervåket og så videre;Selskapet har fått et gjennombrudd innen hydrogenproduksjonsteknologien for reformering av naturgass (SMR-metoden).
Varmevekslingsreformeringsteknologien er tatt i bruk, og hydrogenproduksjonskapasiteten til et enkelt sett med utstyr er opptil 30000Nm ³/t.Maksimalt trykk kan nå 3,0 MPa, investeringskostnaden reduseres kraftig, og energiforbruket til naturgass reduseres med 33%;Når det gjelder trykksvingadsorpsjon (PSA) hydrogenretningsrenseteknologi, har selskapet utviklet en rekke komplette sett med hydrogenrenseteknologier, og hydrogenproduksjonskapasiteten til et enkelt sett utstyr er 100 000 Nm ³/t.Maksimalt trykk er 5,0 MPa.Den har egenskapene til høy grad av automatisering, enkel betjening, godt miljø og lang levetid.Det har vært mye brukt innen industriell gassseparasjon.
Figur 1: H2 produksjonsutstyrssett av Ally Hi-Tech
Oppmerksomhet viet til utvikling og markedsføring av produkter i hydrogenenergiserien.
Mens han utfører hydrogenproduksjonsteknologiinnovasjon og produktutvikling, legger Ally Hi-Tech oppmerksomhet til å utvide produktutviklingen innen nedstrøms hydrogenbrenselceller, fremmer aktivt FoU og anvendelse av katalysatorer, adsorbenter, kontrollventiler, modulært lite hydrogen produksjonsutstyr og lang levetid brenselcelle strømforsyningssystem, og kraftig fremmer teknologien og utstyret til integrert hydrogenproduksjon og hydrogeneringsstasjon.Når det gjelder produktpromotering, er den profesjonelle kvalifikasjonen til Ally Hi-Tech ingeniørdesign omfattende.Det er forpliktet til å tilby produkter og tjenester for hydrogenenergiløsninger med ett stopp, og produktmarkedsapplikasjonen markedsføres raskt.
Gjennombrudd har blitt gjort i bruken av hydrogenproduksjonsutstyr.
For tiden er mer enn 620 sett med utstyr for hydrogenproduksjon og hydrogenrensing bygget av Ally Hi-Tech.Blant dem har Ally Hi-Tech promotert mer enn 300 sett med metanolhydrogenproduksjonsutstyr, mer enn 100 sett med naturgasshydrogenproduksjonsutstyr og mer enn 130 sett med stort PSA-prosjektutstyr, og har gjennomført en rekke hydrogenproduksjonsprosjekter av nasjonale temaer.
Ally Hi-Tech har samarbeidet med kjente selskaper i inn- og utland, som Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP og så videre.Det er en av de komplette settene med utstyrsleverandører med det største tilbudet innen små og mellomstore hydrogenproduksjonsutstyr i verden.For tiden har Ally Hi-Tech hydrogenproduksjonsutstyr blitt eksportert til 16 land og regioner som USA, Japan, Sør-Korea, India, Malaysia, Filippinene, Pakistan, Myanmar, Thailand og Sør-Afrika.I 2019 ble tredje generasjons integrerte naturgasshydrogenproduksjonsutstyr til Ally Hi-Tech eksportert til American Plug Power Inc., som ble designet og produsert i full overensstemmelse med amerikanske standarder, og skapte en presedens for Kinas naturgasshydrogenproduksjonsutstyr til å eksporteres til USA.
Figur 2. Hydrogenproduksjon og hydrogenering integrert utstyr eksportert av Ally Hi-Tech til USA
Bygging av første parti med hydrogenproduksjon og hydrogenering integrert stasjon.
I lys av de praktiske problemene med ustabile kilder og høye priser på hydrogen for energi, er Ally High-Tech forpliktet til å fremme anvendelsen av høyintegrert hydrogenproduksjonsteknologi, og bruke det eksisterende modne metanolforsyningssystemet, naturgassrørledningsnettverket, CNG og LNG-fyllestasjoner for å rekonstruere og utvide den integrerte hydrogenproduksjons- og drivstoffstasjonen.I september 2021 ble den første innenlandske integrerte produksjons- og hydrogeneringsstasjonen for naturgass under den generelle kontrakten til Ally Hi-Tech satt i drift ved Foshan gass Nanzhuang hydrogeneringsstasjon.
Stasjonen er designet med ett sett med 1000 kg/dag naturgassreformerende hydrogenproduksjonsenhet og ett sett med 100kg/dag vannelektrolysehydrogenproduksjonsenhet, med en ekstern hydrogeneringskapasitet på 1000kg/dag.Det er en typisk "hydrogenproduksjon + kompresjon + lagring + fylling" integrert hydrogeneringsstasjon.Det tar ledelsen i bruk av miljøvennlig katalysator for store temperaturforandringer og retningsbestemt samrensingsteknologi i industrien, som forbedrer hydrogenproduksjonseffektiviteten med 3 % og effektivt reduserer energiforbruket til hydrogenproduksjon.Stasjonen har høy integrering, liten gulvflate og høyt integrert hydrogenproduksjonsutstyr.
Hydrogenproduksjonen i stasjonen reduserer hydrogentransportleddene og kostnadene ved hydrogenlagring og -transport, noe som direkte reduserer kostnadene ved hydrogenforbruk.Stasjonen har reservert et eksternt grensesnitt, som kan fylle lange rørtilhengere og tjene som hovedstasjon for å gi hydrogenkilde for de omkringliggende hydrogeneringsstasjonene, og danner en regional hydrogeneringsunderforelderintegrert stasjon.I tillegg kan denne integrerte hydrogenproduksjons- og hydrogeneringsstasjonen også rekonstrueres og utvides basert på det eksisterende metanoldistribusjonssystemet, naturgassrørledningsnettverket og andre fasiliteter, samt bensinstasjoner og CNG- og LNG-fyllestasjoner, som er lett å markedsføre og implementere.
Figur 3 Integrert hydrogenproduksjons- og hydrogeneringsstasjon i Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Leder aktivt bransjeinnovasjon, promotering og søknad og internasjonal utveksling og samarbeid.
Som et sentralt høyteknologisk foretak i det nasjonale fakkelprogrammet, et demonstrasjonsforetak for ny økonomi i Sichuan-provinsen og en spesialisert og spesiell ny bedrift i Sichuan-provinsen, leder Ally Hi-Tech aktivt industriinnovasjon og fremmer internasjonal utveksling og samarbeid.Siden 2005 har Ally Hi-Tech suksessivt levert hydrogenproduksjonsteknologi og -utstyr i de store nasjonale 863 brenselcelleprosjektene - Shanghai Anting hydrogentankstasjon, Beijing Olympic hydrogentankstasjon og Shanghai World Expo hydrogentankstasjon, og levert alle hydrogenproduksjonsstasjonsprosjekter av Kinas romoppskytningssenter med høye standarder.
Som medlem av den nasjonale standardiseringskomiteen for hydrogenenergi har Ally Hi-Tech aktivt deltatt i byggingen av standardsystemet for hydrogenenergi i inn- og utland, ledet utarbeidelsen av en nasjonal standard for hydrogenenergi og deltatt i utformingen av syv nasjonale standarder. og en internasjonal standard.Samtidig har Ally Hi-Tech aktivt fremmet internasjonal utveksling og samarbeid, etablert Chengchuan Technology Co., Ltd. i Japan, utviklet en ny generasjon hydrogenproduksjonsteknologi, SOFC-kraftvarmeteknologi og relaterte produkter, og gjennomført samarbeid med selskaper i USA, Tyskland og Japan innen ny vannelektrolyseteknologi for hydrogenproduksjon og småskala syntetisk ammoniakkteknologi.Med 45 patenter fra Kina, USA og EU, er Ally Hi-Tech en typisk teknologibasert og eksportorientert bedrift.
Politikkforslag
I følge analysen ovenfor, basert på innovasjonen av hydrogenproduksjonsteknologi, har Ally Hi-Tech gjort gjennombrudd i utviklingen av hydrogenproduksjonsutstyr, promotering og bruk av hydrogenproduksjonsutstyr, bygging og drift av integrert hydrogenproduksjon og drivstoffstasjon. , som er av stor betydning for Kinas uavhengige teknologiske innovasjon av hydrogenenergi og redusere kostnadene ved energiforbruk av hydrogen.For å sikre og forbedre hydrogenenergiforsyningen, fremskynde byggingen av et trygt, stabilt og effektivt hydrogenenergiforsyningsnettverk og bygge et rent, lavkarbon- og lavkostdiversifisert hydrogenproduksjonssystem, må Kina styrke innovasjon i hydrogenproduksjonsteknologi og produktutvikling, bryte gjennom begrensningene i retningslinjer og forskrifter, og oppmuntre nytt utstyr og modeller med markedspotensial til å prøve først.Ved å forbedre støttepolitikken ytterligere og optimalisere det industrielle miljøet, vil vi hjelpe Kinas hydrogenenergiindustri med å utvikle seg med høy kvalitet og sterkt støtte den grønne transformasjonen av energi.
Forbedre det politiske systemet for hydrogenenergiindustrien.
For tiden er "strategisk posisjonering og støttepolitikk for hydrogenenergiindustrien" utstedt, men den spesifikke utviklingsretningen for hydrogenenergiindustrien er ikke spesifisert.For å bryte de institusjonelle hindringene og politiske flaskehalsene for industriell utvikling, må Kina styrke politikkinnovasjon, formulere perfekte hydrogenenergistyringsnormer, klargjøre styringsprosessene og styringsinstitusjonene for forberedelse, lagring, transport og fylling, og implementere ansvaret til ansvarlig avdeling for sikkerhetstilsyn.Følg modellen for demonstrasjonsapplikasjoner som driver industriell utvikling, og fremme allsidig demonstrasjonsutvikling av hydrogenenergi i transport, energilagring, distribuert energi og så videre.
Bygg et energiforsyningssystem for hydrogen i henhold til lokale forhold.
Lokale myndigheter bør helhetlig vurdere hydrogenenergiforsyningskapasiteten, industriell grunnlag og markedsplass i regionen, basert på fordelene med eksisterende og potensielle ressurser, velge passende hydrogenproduksjonsmetoder i henhold til lokale forhold, utføre bygging av hydrogenenergiforsyningsgarantikapasitet , prioritere bruk av industrielt biprodukt hydrogen, og fokusere på utvikling av hydrogenproduksjon fra fornybar energi.Oppmuntre kvalifiserte regioner til å samarbeide gjennom flere kanaler for å bygge et lavkarbon, trygt, stabilt og økonomisk lokalt energiforsyningssystem for hydrogen for å møte etterspørselen etter storskala hydrogenkilder.
Øke teknologisk innovasjon av hydrogenproduksjonsutstyr.
Fokuser på å fremme FoU, produksjon og industriell anvendelse av nøkkelutstyr for hydrogenrensing og hydrogenproduksjon, og bygg et høykvalitets utviklingsteknologisystem for produkter for hydrogenenergiutstyr ved å stole på fordelaktige bedrifter i industrikjeden.Støtte ledende bedrifter innen hydrogenproduksjon til å ta ledelsen, legge ut innovasjonsplattformer som industrielt innovasjonssenter, ingeniørforskningssenter, teknologisk innovasjonssenter og produksjonsinnovasjonssenter, takle nøkkelproblemer med hydrogenproduksjonsutstyr, støtte "spesialiserte og spesielle nye "små og mellomstore bedrifter til å delta i forskning og utvikling av vanlige teknologier for hydrogen produksjonsutstyr, og dyrke en rekke enkelt mester bedrifter med sterk uavhengig evne til kjerneteknologi.
Styrke politisk støtte til integrerte hydrogenproduksjons- og hydrogeneringsstasjoner.
Planen påpeker at for å utforske nye modeller som hydrogenstasjoner som integrerer hydrogenproduksjon, lagring og hydrogenering i stasjonen, må vi bryte gjennom de politiske begrensningene for bygging av integrerte stasjoner fra roten.Innfør den nasjonale energiloven så snart som mulig for å bestemme energiattributtet til hydrogen fra det øvre nivået.Bryte gjennom restriksjonene for bygging av integrerte stasjoner, fremme integrerte hydrogenproduksjons- og hydrogeneringsstasjoner, og gjennomføre pilotdemonstrasjon av bygging og drift av integrerte stasjoner i økonomisk utviklede områder med rike naturgassressurser.Gi økonomiske subsidier for bygging og drift av integrerte stasjoner som oppfyller kravene til prisøkonomi og karbonutslippsstandarder, støtte relevante ledende foretak med å søke om nasjonale "spesialiserte og spesielle nye" foretak, og forbedre sikkerhetstekniske spesifikasjoner og standarder for integrert hydrogen produksjons- og hydrogeneringsstasjoner.
Aktivt gjennomføre demonstrasjon og promotering av nye forretningsmodeller.
Oppmuntre til forretningsmodellinnovasjon i form av integrert hydrogenproduksjon på stasjoner, omfattende energiforsyningsstasjoner for olje, hydrogen og elektrisitet, og koordinert drift av «hydrogen, kjøretøy og stasjoner».I områder med et stort antall brenselcellekjøretøy og høyt press på hydrogenforsyning vil vi utforske integrerte stasjoner for hydrogenproduksjon og hydrogenering fra naturgass, og oppmuntre områder med rimelige naturgasspriser og demonstrasjonsdrift av brenselcellekjøretøy.I områder med rikelig med vind- og vannkraftressurser og bruksscenarier for hydrogenenergi, bygg integrerte hydrogenproduksjons- og hydrogeneringsstasjoner med fornybar energi, utvide demonstrasjonsskalaen gradvis, form replikerbar og popularisert erfaring, og akselerer karbon- og kostnadsreduksjonen av energihydrogen.
(Forfatter: fremtidig industriforskningsteam til Beijing Yiwei Zhiyuan Information Consulting Center)
Innleggstid: 29. september 2022
