Инновации, популяризация и применение технологий производства водородной энергии – пример Ally Hi-Tech
Оригинальная ссылка:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Примечание редактора: это статья, первоначально опубликованная на официальном аккаунте Wechat: China Thinktank.
23 марта Национальная комиссия по развитию и реформам и Национальное энергетическое управление Китая совместно опубликовали среднесрочный и долгосрочный план развития водородной энергетики (2021-2035 гг.) (далее — план), в котором определены энергетические атрибутом водорода и предположил, что водородная энергетика является неотъемлемой частью будущей национальной энергетической системы и ключевым направлением стратегических новых отраслей.Транспортные средства на топливных элементах — ведущая область применения водородной энергетики и прорыв в промышленном развитии Китая.
В 2021 году, благодаря национальной политике демонстрации и применения автомобилей на топливных элементах, были последовательно запущены пять городских агломераций в Пекине, Тяньцзине, Хэбэе, Шанхае, Гуандуне, Хэбэе и Хэнани, началась крупномасштабная демонстрация и применение 10 000 автомобилей на топливных элементах. будет запущен, а развитие водородной энергетики, стимулируемое демонстрацией и применением транспортных средств на топливных элементах, будет реализовано на практике.
В то же время были достигнуты прорывы в применении и исследовании водородной энергии в нетранспортных областях, таких как сталелитейная, химическая промышленность и строительство.В будущем диверсифицированное и многосценарное применение водородной энергетики вызовет большой спрос на водород.По прогнозу China Hydrogen Energy Alliance, к 2030 году потребность Китая в водороде достигнет 35 миллионов тонн, а водородная энергетика будет составлять не менее 5% конечной энергосистемы Китая;К 2050 году потребность в водороде приблизится к 60 миллионам тонн, водородная энергетика будет занимать более 10% конечной энергетической системы Китая, а годовой объем производства промышленной цепочки достигнет 12 триллионов юаней.
С точки зрения промышленного развития, водородная энергетика Китая все еще находится на ранней стадии развития.В процессе применения, демонстрации и продвижения водородной энергетики недостаточное предложение и высокая стоимость водорода для энергетики всегда были сложной проблемой, ограничивающей развитие водородной энергетики Китая.Поскольку водород является основным звеном поставок водорода, проблемы высокой заводской цены и высоких затрат на хранение и транспортировку автомобильного водорода по-прежнему остаются актуальными.
Поэтому Китаю необходимо срочно ускорить инновации, популяризацию и применение недорогих технологий производства водорода, улучшить экономику демонстрационного применения за счет снижения стоимости энергоснабжения водородом, поддержать крупномасштабное демонстрационное применение транспортных средств на топливных элементах и а затем стимулировать развитие всей водородной энергетики.
Высокая цена на водород является серьезной проблемой развития водородной энергетики Китая.
Китай – крупная страна, производящая водород.Производство водорода распространено в нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности.Большая часть производимого водорода используется в качестве промежуточных продуктов нефтепереработки, синтетического аммиака, метанола и других химических продуктов.Согласно статистике Китайского водородно-энергетического альянса, в настоящее время производство водорода в Китае составляет около 33 миллионов тонн, в основном из угля, природного газа и других ископаемых источников энергии, а также очистки промышленных побочных продуктов газа.Среди них объем производства водорода из угля составляет 21,34 млн тонн, что составляет 63,5%.Далее следует производство промышленного водорода и водорода из природного газа с объемом производства 7,08 млн тонн и 4,6 млн тонн соответственно.Производство водорода электролизом воды сравнительно невелико, около 500 000 тонн.
Хотя процесс промышленного производства водорода является зрелым, производственная цепочка завершена и приобретение относительно удобно, поставка энергетического водорода по-прежнему сталкивается с серьезными проблемами.Более высокая стоимость сырья и стоимость транспортировки при производстве водорода приводят к более высокой цене поставки водорода на терминал.Чтобы реализовать широкомасштабную популяризацию и применение технологий водородной энергетики, необходимо преодолеть узкое место, связанное с высокими затратами на приобретение и транспортировку водорода.Среди существующих способов производства водорода стоимость производства угольного водорода невысока, но уровень выбросов углерода высок.Стоимость энергопотребления при производстве водорода путем электролиза воды в крупных отраслях промышленности высока.
Даже при низком уровне электроэнергии себестоимость производства водорода составляет более 20 юаней/кг.Низкая себестоимость и низкий уровень выбросов углерода при производстве водорода за счет отказа от возобновляемых источников энергии являются важным направлением получения водорода в будущем.В настоящее время технология постепенно становится зрелой, но место приобретения относительно удалено, стоимость транспортировки очень высока, а сценарий продвижения и применения отсутствует.С точки зрения структуры затрат на водород, 30–45% цены энергетического водорода составляют затраты на его транспортировку и заправку.Существующая технология транспортировки водорода на основе газообразного водорода высокого давления имеет меньший объем транспортировки одним транспортным средством, низкую экономическую ценность транспортировки на большие расстояния, а технологии твердотельного хранения и транспортировки и жидкого водорода не развиты.Аутсорсинг газообразного водорода на водородных заправочных станциях по-прежнему остается основным способом.
В текущей спецификации управления водород по-прежнему указан в списке опасных химических веществ.Крупномасштабное промышленное производство водорода должно войти в парк химической промышленности.Крупномасштабное производство водорода не соответствует спросу на водород для децентрализованных транспортных средств, что приводит к высоким ценам на водород.Для достижения прорыва срочно необходима высокоинтегрированная технология производства и заправки водорода.Уровень цен на производство водорода из природного газа является разумным, что позволяет обеспечить крупномасштабные и стабильные поставки.Таким образом, в районах с относительно обильным природным газом комплексная станция по производству и заправке водорода на основе природного газа является возможным вариантом снабжения водородом и реалистичным путем продвижения водородной заправочной станции для снижения затрат и решения сложной проблемы заправки в некоторых регионах. области.В настоящее время в мире насчитывается около 237 комплексных станций по производству водорода на салазках, что составляет около 1/3 от общего числа зарубежных водородных заправочных станций.Среди них Япония, Европа, Северная Америка и другие регионы широко применяют режим работы комплексной станции по производству водорода и заправочной станции на станции.Что касается внутренней ситуации, Фошань, Вэйфан, Датун, Чжанцзякоу и другие места начали изучать пилотное строительство и эксплуатацию комплексных станций по производству водорода и заправочных станций.Можно предсказать, что после прорыва в политике и правилах управления водородом и его производства интегрированная станция по производству и заправке водорода станет реалистичным выбором для коммерческой эксплуатации водородной заправочной станции.
Опыт инноваций, популяризации и применения технологии производства водорода компании Ally Hi-Tech
Являясь ведущим предприятием в области производства водорода в Китае, Ally Hi-Tech с момента своего создания уже более 20 лет занимается исследованиями и разработками новых энергетических решений и передовых технологий производства водорода.В области технологии мелкомасштабного производства водорода из природного газа, технологии каталитического окисления метанола, технологии производства водорода высокотемпературным электролизом воды, технологии производства водорода разложением аммиака, мелкомасштабной технологии синтетического аммиака, крупного мономерного конвертера метанола, интегрированного производства водорода. и система гидрирования, технология направленной очистки транспортных средств водородом, многие прорывы были сделаны в передовых технических областях, таких как перечисленные выше.
Продолжать продвигать технологические инновации в производстве водорода.
Ally Hi-Tech всегда считает производство водорода основой своего бизнеса и продолжает внедрять технологические инновации в производстве водорода, такие как конверсия метанола, риформинг природного газа и направленная очистка водорода PSA.Среди них один комплект оборудования для производства водорода из конверсии метанола, независимо разработанный и спроектированный компанией, имеет производительность по производству водорода 20 000 Нм ³/ч.Максимальное давление достигает 3,3 МПа, достигая международного передового уровня, с преимуществами низкого энергопотребления, безопасности и надежности, простоты процесса, без присмотра и так далее;Компания совершила прорыв в технологии получения водорода путем риформинга природного газа (метод SMR).
Принята технология теплообменного риформинга, а производительность одного комплекта оборудования по производству водорода составляет до 30000 Нм³/ч.Максимальное давление может достигать 3,0 МПа, инвестиционные затраты значительно снижаются, а потребление энергии природного газа снижается на 33%;Что касается технологии направленной очистки водорода с помощью адсорбции с переменным давлением (PSA), компания разработала различные полные комплекты технологий очистки водорода, а производительность одного комплекта оборудования по производству водорода составляет 100 000 Нм ³ / час.Максимальное давление составляет 5,0 МПа.Он отличается высокой степенью автоматизации, простотой эксплуатации, хорошей экологией и длительным сроком службы.Он широко используется в области разделения промышленных газов.
Рисунок 1. Оборудование для производства H2, установленное Ally Hi-Tech.
Уделено внимание развитию и продвижению продукции серии водородной энергетики.
Осуществляя инновации в области технологий производства водорода и разрабатывая продукты, Ally Hi-Tech уделяет внимание расширению разработки продуктов в области последующих водородных топливных элементов, активно продвигает исследования и разработки и применение катализаторов, адсорбентов, регулирующих клапанов, модульных малых водородных модулей. производственное оборудование и долговечную систему питания топливных элементов, а также активно продвигает технологии и оборудование комплексных станций по производству и гидрогенизации водорода.Что касается продвижения продукции, профессиональная квалификация инженеров Ally Hi-Tech является всеобъемлющей.Компания стремится предоставлять универсальные продукты и услуги для решения водородной энергетики, а их применение на рынке быстро продвигается.
Произошли прорывы в применении оборудования для производства водорода.
В настоящее время компанией Ally Hi-Tech построено более 620 комплектов оборудования для производства и очистки водорода.Среди них компания Ally Hi-Tech реализовала более 300 комплектов оборудования для производства метанола и водорода, более 100 комплектов оборудования для производства водорода из природного газа и более 130 комплектов оборудования для крупных проектов PSA, а также реализовала ряд проектов по производству водорода. национальные темы.
Ally Hi-Tech сотрудничает с известными компаниями в стране и за рубежом, такими как Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP и так далее.Это один из комплексных поставщиков услуг по оборудованию с крупнейшими в мире поставками оборудования для производства водорода малого и среднего размера.В настоящее время оборудование Ally Hi-Tech для производства водорода экспортируется в 16 стран и регионов, таких как США, Япония, Южная Корея, Индия, Малайзия, Филиппины, Пакистан, Мьянма, Таиланд и Южная Африка.В 2019 году интегрированное оборудование Ally Hi-Tech для производства водорода из природного газа третьего поколения было экспортировано компании American Plug Power Inc., которое было спроектировано и изготовлено в полном соответствии с американскими стандартами, что создало прецедент для китайского оборудования для производства водорода из природного газа. быть экспортированы в США.
Рисунок 2. Комплексное оборудование для производства и гидрирования водорода, экспортируемое компанией Ally Hi-Tech в США.
Строительство первой очереди комплексной станции производства водорода и гидрирования.
Учитывая практические проблемы, связанные с нестабильными источниками и высокими ценами на водород для энергетики, Ally High-Tech стремится продвигать применение высокоинтегрированной технологии производства водорода и использовать существующую зрелую систему поставок метанола, сеть трубопроводов природного газа, КПГ и АЗС СПГ для реконструкции и расширения комплексной станции по производству и заправке водорода.В сентябре 2021 года на Фошаньской газовой станции гидрирования Наньчжуан введена в эксплуатацию первая отечественная комплексная станция производства и гидрирования природного газа по генеральному контракту Ally Hi-Tech.
Станция спроектирована с одной установкой по производству водорода с помощью риформинга природного газа производительностью 1000 кг/день и одной установкой по производству водорода с помощью электролиза воды мощностью 100 кг/день, с внешней мощностью гидрирования 1000 кг/день.Это типичная комплексная станция гидрирования по принципу «производство + сжатие + хранение + заполнение водородом».Компания лидирует в применении в отрасли экологически чистого катализатора с широким диапазоном изменения температуры и технологии направленной совместной очистки, что повышает эффективность производства водорода на 3% и эффективно снижает энергопотребление при производстве водорода.Станция имеет высокую степень интеграции, небольшую площадь и высокоинтегрированное оборудование для производства водорода.
Производство водорода на станции сокращает пути транспортировки водорода и затраты на его хранение и транспортировку, что напрямую снижает стоимость потребления водорода.Станция имеет внешний интерфейс, который может заполнять длинные трубчатые трейлеры и служить головной станцией для обеспечения источника водорода для окружающих станций гидрирования, образуя региональную подчиненную интегрированную станцию гидрирования.Кроме того, эта интегрированная станция по производству и гидрированию водорода также может быть реконструирована и расширена на основе существующей системы распределения метанола, сети трубопроводов природного газа и других объектов, а также заправочных станций и заправочных станций КПГ и СПГ, что легко рекламировать и осуществлять.
Рисунок 3 Комплексная станция по производству и гидрированию водорода в Наньчжуане, Фошань, Гуандун.
Активно возглавляет отраслевые инновации, продвижение и применение, а также международные обмены и сотрудничество.
Являясь ключевым высокотехнологичным предприятием национальной программы «Факел», демонстрационным предприятием новой экономики в провинции Сычуань, а также специализированным и специальным новым предприятием в провинции Сычуань, Ally Hi-Tech активно возглавляет отраслевые инновации и способствует международному обмену и сотрудничеству.С 2005 года компания Ally Hi-Tech последовательно поставляла технологии и оборудование для производства водорода в крупных национальных проектах по производству топливных элементов 863 — водородной заправочной станции Шанхай Аньтин, водородной заправочной станции Олимпийских игр в Пекине и водородной заправочной станции на Всемирной выставке в Шанхае, а также обеспечивала все проекты станций по производству водорода. китайского космодрома с высокими стандартами.
В качестве члена национального комитета по стандартизации водородной энергетики компания Ally Hi-Tech активно участвовала в создании системы стандартов водородной энергетики в стране и за рубежом, руководила разработкой одного национального стандарта водородной энергетики и участвовала в разработке семи национальных стандартов. и один международный стандарт.В то же время Ally Hi-Tech активно продвигает международные обмены и сотрудничество, основала Chengchuan Technology Co., Ltd. в Японии, разработала новое поколение технологий производства водорода, технологию когенерации ТОТЭ и сопутствующие продукты, а также осуществила сотрудничество с компаниями. в США, Германии и Японии в области новой технологии производства водорода электролизом воды и мелкомасштабной технологии синтетического аммиака.Имея 45 патентов из Китая, США и Европейского Союза, Ally Hi-Tech является типичным технологическим и экспортно-ориентированным предприятием.
Предложение по политике
Согласно приведенному выше анализу, основываясь на инновациях в технологии производства водорода, Ally Hi-Tech добилась прорыва в разработке оборудования для производства водорода, продвижении и применении оборудования для производства водорода, строительстве и эксплуатации комплексных станций по производству и заправке водорода. , что имеет большое значение для независимых технологических инноваций Китая в области водородной энергетики и снижения стоимости потребления энергии водорода.Чтобы обеспечить и улучшить снабжение водородной энергией, ускорить строительство безопасной, стабильной и эффективной сети энергоснабжения водородом, а также построить чистую, низкоуглеродную и недорогую диверсифицированную систему производства водорода, Китаю необходимо укреплять инновации в области технологий производства водорода и разрабатывать продукцию, преодолевать ограничения политики и регулирования и поощрять первое опробование нового оборудования и моделей, имеющих рыночный потенциал.Путем дальнейшего совершенствования поддерживающей политики и оптимизации промышленной среды мы поможем водородной энергетике Китая развиваться с высоким качеством и решительно поддержим зеленую трансформацию энергетики.
Совершенствование системы политики водородной энергетики.
В настоящее время приняты «стратегическое позиционирование и политика поддержки водородной энергетики», но конкретное направление развития водородной энергетики не указано.Чтобы преодолеть институциональные препятствия и политические узкие места промышленного развития, Китаю необходимо усилить политические инновации, сформулировать совершенные нормы управления водородной энергией, уточнить процессы управления и институты управления подготовкой, хранением, транспортировкой и заправкой, а также выполнить обязанности ответственный отдел по надзору за безопасностью.Придерживаться модели демонстрационного применения, стимулирующей промышленное развитие, и всесторонне продвигать диверсифицированное демонстрационное развитие водородной энергетики в сферах транспорта, хранения энергии, распределенной энергетики и так далее.
Построить систему энергоснабжения водородом с учетом местных условий.
Местные органы власти должны всесторонне рассмотреть возможности поставок водородной энергии, промышленную основу и рыночное пространство в регионе, основываясь на преимуществах существующих и потенциальных ресурсов, выбрать подходящие методы производства водорода в соответствии с местными условиями, осуществить строительство гарантийных мощностей по поставке водородной энергии. , отдать приоритет использованию промышленного водорода и сосредоточиться на развитии производства водорода из возобновляемых источников энергии.Поощрять квалифицированные регионы к сотрудничеству по нескольким каналам для создания низкоуглеродной, безопасной, стабильной и экономичной местной системы энергоснабжения водородом для удовлетворения спроса на поставки крупномасштабных источников водорода.
Увеличение технологических инноваций в оборудовании для производства водорода.
Сосредоточьтесь на продвижении исследований и разработок, производстве и промышленном применении ключевого оборудования для очистки и производства водорода, а также создайте высококачественную систему технологий разработки продуктов водородного энергетического оборудования, опираясь на выгодные предприятия в производственной цепочке.Поддерживать ведущие предприятия в области производства водорода, чтобы они взяли на себя инициативу, создали инновационные платформы, такие как центр промышленных инноваций, центр инженерных исследований, центр технологических инноваций и центр производственных инноваций, решили ключевые проблемы оборудования для производства водорода, поддержали «специализированные и специальные новые «Малые и средние предприятия будут участвовать в исследованиях и разработках общих технологий оборудования для производства водорода, а также развивать ряд предприятий-единоличников с сильными независимыми способностями в области основных технологий.
Усилить политическую поддержку комплексного производства водорода и станций гидрирования.
В Плане отмечается, что для изучения новых моделей, таких как водородные станции, объединяющие производство, хранение и гидрирование водорода на станции, нам необходимо полностью преодолеть политические ограничения на строительство интегрированных станций.Как можно скорее ввести национальный закон об энергетике, чтобы определить энергетические свойства водорода на верхнем уровне.Прорвать ограничения на строительство комплексных станций, содействовать развитию комплексных станций по производству и гидрогенизации водорода, провести пилотную демонстрацию строительства и эксплуатации комплексных станций в экономически развитых районах с богатыми ресурсами природного газа.Предоставление финансовых субсидий на строительство и эксплуатацию интегрированных станций, отвечающих требованиям ценовой экономики и стандартов выбросов углекислого газа, поддержка соответствующих ведущих предприятий в подаче заявок на национальные «специализированные и специальные новые» предприятия, а также улучшение технических характеристик и стандартов безопасности интегрированного водорода. производственные и гидрогенизационные станции.
Активно проводить демонстрацию и продвижение новых бизнес-моделей.
Поощрять инновации в бизнес-моделях в форме комплексного производства водорода на станциях, комплексных станций энергоснабжения нефтью, водородом и электричеством, а также скоординированной работы «водорода, транспортных средств и станций».В регионах с большим количеством автомобилей на топливных элементах и высокой нагрузкой на поставку водорода мы будем изучать интегрированные станции для производства водорода и гидрирования из природного газа, а также поощрять регионы с разумными ценами на природный газ и демонстрационную эксплуатацию автомобилей на топливных элементах.В районах с обильными ветровыми и гидроэнергетическими ресурсами и сценариями применения водородной энергии стройте интегрированные станции по производству и гидрированию водорода с использованием возобновляемых источников энергии, постепенно расширяйте демонстрационные масштабы, формируйте тиражируемый и популяризируемый опыт, а также ускоряйте сокращение выбросов углерода и затрат на энергетический водород.
(Автор: группа будущих отраслевых исследований Пекинского информационно-консультационного центра Ивэй Чжиюань)
Время публикации: 29 сентября 2022 г.
