Inovácia, popularizácia a aplikácia technológie výroby vodíkovej energie -- prípadová štúdia Ally Hi-Tech
Pôvodný odkaz:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Poznámka redaktora: Toto je článok pôvodne publikovaný oficiálnym účtom Wechat: China Thinktank
Národná komisia pre rozvoj a reformu a Národná energetická správa Číny 23. marca spoločne vydali strednodobý a dlhodobý plán rozvoja priemyslu vodíkovej energetiky (2021-2035) (ďalej len plán), ktorý definoval atribút vodíka a navrhol, že vodíková energia je neoddeliteľnou súčasťou budúceho národného energetického systému a kľúčovým smerom strategických nových priemyselných odvetví.Vozidlo s palivovými článkami je vedúcou oblasťou využitia vodíkovej energie a prielomom priemyselného rozvoja v Číne.
V roku 2021 bolo na základe národnej politiky predvádzania a používania vozidiel s palivovými článkami postupne spustených päť mestských aglomerácií Peking, Tchien-ťin, Che-pej, Šanghaj, Kuang-tung, Che-pej a Che-nan a začala sa rozsiahla demonštrácia a používanie 10 000 vozidiel s palivovými článkami. a rozvoj vodíkového energetického priemyslu poháňaný demonštráciou a aplikáciou vozidiel s palivovými článkami bol uvedený do praxe.
Súčasne došlo k prelomom aj v aplikácii a prieskume vodíkovej energie v netransportných oblastiach, ako je oceliarsky, chemický priemysel a stavebníctvo.V budúcnosti prinesú diverzifikované aplikácie vodíkovej energie s viacerými scenármi veľký dopyt po vodíku.Podľa predpovede China Hydrogen Energy Alliance do roku 2030 dosiahne dopyt Číny po vodíku 35 miliónov ton a vodíková energia bude predstavovať najmenej 5 % koncového energetického systému Číny;Do roku 2050 sa dopyt po vodíku priblíži k 60 miliónom ton, vodíková energia predstavuje viac ako 10 % koncového energetického systému Číny a ročná výstupná hodnota priemyselného reťazca dosiahne 12 biliónov juanov.
Z pohľadu priemyselného rozvoja je čínsky vodíkový energetický priemysel stále v ranom štádiu vývoja.V procese aplikácie vodíkovej energie, demonštrácie a propagácie bola nedostatočná dodávka a vysoké náklady na vodík pre energiu vždy ťažkým problémom, ktorý obmedzoval rozvoj čínskeho priemyslu s vodíkovou energiou.Problémy vysokej ceny zo závodu a vysokých nákladov na skladovanie a prepravu vodíka vo vozidlách sú stále dôležité ako hlavné prepojenie dodávok vodíka.
Čína preto naliehavo potrebuje urýchliť inováciu, popularizáciu a aplikáciu lacnej technológie výroby vodíka, zlepšiť ekonomiku demonštračnej aplikácie znížením nákladov na dodávku vodíkovej energie, podporiť rozsiahlu demonštračnú aplikáciu vozidiel s palivovými článkami a potom riadiť rozvoj celého odvetvia vodíkovej energie.
Vysoká cena vodíka je hlavným problémom rozvoja čínskeho vodíkového energetického priemyslu
Čína je veľká krajina vyrábajúca vodík.Výroba vodíka je distribuovaná v petrochemickom, chemickom, koksárenskom a inom priemysle.Väčšina vyrobeného vodíka sa využíva ako medziprodukty na rafináciu ropy, syntetického amoniaku, metanolu a iných chemických produktov.Podľa štatistík China Hydrogen Energy Alliance je súčasná produkcia vodíka v Číne približne 33 miliónov ton, najmä z uhlia, zemného plynu a inej fosílnej energie a z čistenia plynov z priemyselných vedľajších produktov.Z nich produkcia vodíka z uhlia predstavuje 21,34 milióna ton, čo predstavuje 63,5 %.Nasleduje priemyselný vedľajší produkt vodík a výroba vodíka zo zemného plynu s produkciou 7,08 milióna ton a 4,6 milióna ton.Výroba vodíka elektrolýzou vody je relatívne malá, asi 500 000 ton.
Hoci je proces priemyselnej výroby vodíka vyspelý, priemyselný reťazec je dokončený a akvizícia je relatívne pohodlná, dodávka energetického vodíka stále čelí veľkým výzvam.Vyššie náklady na suroviny a prepravné náklady na výrobu vodíka vedú k vyššej cene koncových dodávok vodíka.Aby sa realizovala rozsiahla popularizácia a aplikácia technológie vodíkovej energie, kľúčom je prelomiť úzke hrdlo vysokých obstarávacích nákladov na vodík a nákladov na dopravu.Spomedzi existujúcich metód výroby vodíka sú náklady na výrobu vodíka z uhlia nízke, ale úroveň emisií uhlíka je vysoká.Náklady na spotrebu energie pri výrobe vodíka elektrolýzou vody vo veľkých priemyselných odvetviach sú vysoké.
Aj pri nízkej elektrine sú náklady na výrobu vodíka viac ako 20 juanov / kg.Nízke náklady a nízka úroveň emisií uhlíka pri výrobe vodíka v dôsledku opustenia energie z obnoviteľných zdrojov energie je dôležitým smerom pre získavanie vodíka v budúcnosti.V súčasnosti je technológia postupne vyspelá, ale miesto akvizície je relatívne vzdialené, náklady na dopravu sú veľmi vysoké a neexistuje scenár propagácie a aplikácie.Z hľadiska zloženia nákladov na vodík tvoria 30 ~ 45 % ceny vodíka energie náklady na dopravu a plnenie vodíka.Existujúca technológia prepravy vodíka založená na vysokotlakovom plynnom vodíku má menší objem prepravy jedným vozidlom, nízku ekonomickú hodnotu prepravy na dlhé vzdialenosti a technológie skladovania a prepravy v tuhom stave a kvapalného vodíka nie sú vyspelé.Outsourcing plynového vodíka v čerpacej stanici vodíka je stále hlavným spôsobom.
V súčasnej špecifikácii manažmentu je vodík stále uvedený ako manažment nebezpečných chemikálií.Rozsiahla priemyselná výroba vodíka sa musí dostať do parku chemického priemyslu.Výroba vodíka vo veľkom nezodpovedá dopytu po vodíku pre decentralizované vozidlá, čo vedie k vysokým cenám vodíka.Na dosiahnutie prelomu je naliehavo potrebná vysoko integrovaná technológia výroby vodíka a tankovania.Cenová úroveň výroby vodíka zo zemného plynu je primeraná, čím je možné realizovať rozsiahle a stabilné dodávky.Preto v oblastiach s relatívne hojným výskytom zemného plynu je integrovaná výrobná a čerpacia stanica vodíka založená na zemnom plyne uskutočniteľnou možnosťou dodávky vodíka a reálnou cestou na podporu čerpacej stanice vodíka s cieľom znížiť náklady a vyriešiť zložitý problém tankovania v niektorých krajinách. oblasti.V súčasnosti je na svete približne 237 integrovaných staníc na výrobu vodíka namontovaných na lyžiach, čo predstavuje približne 1/3 z celkového počtu zahraničných čerpacích staníc vodíka.Medzi nimi Japonsko, Európa, Severná Amerika a ďalšie regióny široko prijímajú prevádzkový režim integrovanej výroby vodíka a čerpacej stanice na stanici.Pokiaľ ide o domácu situáciu, Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou a ďalšie miesta začali skúmať pilotnú výstavbu a prevádzku integrovanej výroby vodíka a čerpacích staníc.Dá sa predpovedať, že po prelomení politík a predpisov v oblasti riadenia vodíka a výroby vodíka bude integrovaná stanica na výrobu a dopĺňanie vodíka reálnou voľbou pre komerčnú prevádzku čerpacej stanice vodíka.
Skúsenosti s inováciou, popularizáciou a aplikáciou technológie výroby vodíka Ally Hi-Tech
Ako popredný podnik v oblasti výroby vodíka v Číne sa Ally Hi-Tech od svojho založenia už viac ako 20 rokov zameriava na výskum a vývoj nových energetických riešení a pokročilých technológií výroby vodíka.V odboroch malosériová technológia výroby vodíka zo zemného plynu, technológia výroby vodíka s katalytickou oxidáciou, technológia výroby vodíka vysokoteplotnou elektrolýzou vody, technológia výroby vodíka pri rozklade amoniaku, technológia výroby syntetického amoniaku v malom rozsahu, veľký konvertor monoméru na metanol, integrovaná výroba vodíka a hydrogenačný systém, technológia smerového čistenia vodíka vo vozidlách, došlo k mnohým prelomom v špičkových technických oblastiach, ako sú uvedené vyššie.
Pokračovať v podpore technologických inovácií vo výrobe vodíka.
Ally Hi-Tech vždy berie výrobu vodíka ako jadro svojho podnikania a pokračuje vo vykonávaní technologických inovácií vo výrobe vodíka, ako je konverzia metanolu, reformovanie zemného plynu a PSA smerové čistenie vodíka.Spomedzi nich má jediná sada zariadení na výrobu vodíka na konverziu metanolu nezávisle vyvinutá a navrhnutá spoločnosťou s kapacitou výroby vodíka 20 000 Nm³/h.Maximálny tlak dosahuje 3,3 MPa a dosahuje medzinárodnú pokročilú úroveň s výhodami nízkej spotreby energie, bezpečnosti a spoľahlivosti, jednoduchého procesu, bez dozoru atď.Spoločnosť urobila prelom v technológii výroby vodíka reformovaním zemného plynu (metóda SMR).
Je prijatá technológia reformovania výmenou tepla a kapacita výroby vodíka jednej sady zariadení je až 30 000 Nm ³/h.Maximálny tlak môže dosiahnuť 3,0 MPa, investičné náklady sa výrazne znížia a spotreba energie zemného plynu sa zníži o 33%;Pokiaľ ide o technológiu smerového čistenia vodíka s adsorpciou pri kolísaní tlaku (PSA), spoločnosť vyvinula celý rad kompletných sád technológií na čistenie vodíka a kapacita výroby vodíka jednej sady zariadení je 100 000 Nm ³/h.Maximálny tlak je 5,0 MPa.Má vlastnosti vysokého stupňa automatizácie, jednoduchej obsluhy, dobrého prostredia a dlhej životnosti.Je široko používaný v oblasti separácie priemyselných plynov.
Obrázok 1: Súprava výrobných zariadení H2 od Ally Hi-Tech
Pozornosť venovaná vývoju a propagácii produktov vodíkovej energetickej série.
Počas inovácie technológie výroby vodíka a vývoja produktov venuje Ally Hi-Tech pozornosť rozširovaniu vývoja produktov v oblasti nadväzujúcich vodíkových palivových článkov, aktívne podporuje výskum a vývoj a aplikáciu katalyzátorov, adsorbentov, regulačných ventilov, modulárneho malého vodíka. výrobného zariadenia a napájacieho systému palivových článkov s dlhou životnosťou a dôrazne podporuje technológiu a vybavenie integrovanej stanice na výrobu a hydrogenáciu vodíka.Z hľadiska propagácie produktov je odborná kvalifikácia Ally Hi-Tech engineering design komplexná.Zaviazala sa poskytovať produkty a služby riešenia vodíkovej energie na jednom mieste a aplikácia na trhu produktov sa rýchlo propaguje.
V aplikácii zariadení na výrobu vodíka sa dosiahli prelomy.
V súčasnosti spoločnosť Ally Hi-Tech postavila viac ako 620 sád zariadení na výrobu a čistenie vodíka.Spomedzi nich Ally Hi-Tech propagovala viac ako 300 sád zariadení na výrobu vodíka s metanolom, viac ako 100 sád zariadení na výrobu vodíka zo zemného plynu a viac ako 130 sád zariadení veľkých projektov PSA a realizovala množstvo projektov na výrobu vodíka. národné témy.
Ally Hi-Tech spolupracovala so známymi spoločnosťami doma iv zahraničí, ako sú Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP a tak ďalej.Je jedným z kompletných súborov poskytovateľov služieb zariadení s najväčšou ponukou v oblasti malých a stredných zariadení na výrobu vodíka na svete.V súčasnosti bolo zariadenie na výrobu vodíka Ally Hi-Tech vyvezené do 16 krajín a regiónov, ako sú Spojené štáty americké, Japonsko, Južná Kórea, India, Malajzia, Filipíny, Pakistan, Mjanmarsko, Thajsko a Južná Afrika.V roku 2019 bolo integrované zariadenie na výrobu vodíka zo zemného plynu tretej generácie Ally Hi-Tech vyvezené do spoločnosti American Plug Power Inc., ktoré bolo navrhnuté a vyrobené v úplnom súlade s americkými normami, čím sa vytvoril precedens pre čínske zariadenia na výrobu vodíka zo zemného plynu. exportovať do Spojených štátov amerických.
Obrázok 2. Integrované zariadenie na výrobu vodíka a hydrogenáciu vyvážané spoločnosťou Ally Hi-Tech do Spojených štátov
Výstavba prvej série integrovanej stanice na výrobu a hydrogenáciu vodíka.
Vzhľadom na praktické problémy nestabilných zdrojov a vysokých cien vodíka za energiu sa Ally High-Tech zaviazala podporovať aplikáciu vysoko integrovanej technológie výroby vodíka a využívať existujúci vyspelý systém zásobovania metanolom, sieť plynovodov, CNG a Čerpacie stanice LNG na rekonštrukciu a rozšírenie integrovanej stanice na výrobu vodíka a čerpacej stanice.V septembri 2021 bola na hydrogenačnej stanici Foshan gas Nanzhuang uvedená do prevádzky prvá domáca integrovaná stanica na výrobu a hydrogenáciu vodíka zo zemného plynu v rámci generálnej zmluvy Ally Hi-Tech.
Stanica je navrhnutá s jednou súpravou 1000 kg/deň reformovacej vodíkovej jednotky na výrobu zemného plynu a jednou súpravou 100kg/deň vodnej elektrolýzy vodíkovej výrobnej jednotky, s externou hydrogenačnou kapacitou 1000 kg/deň.Ide o typickú integrovanú hydrogenačnú stanicu „výroba vodíka + kompresia + skladovanie + plnenie“.Preberá vedúcu úlohu v používaní ekologického katalyzátora so širokou zmenou teploty a technológie smerového spoločného čistenia v priemysle, čo zlepšuje účinnosť výroby vodíka o 3 % a účinne znižuje spotrebu energie pri výrobe vodíka.Stanica má vysokú integráciu, malú podlahovú plochu a vysoko integrované zariadenie na výrobu vodíka.
Výroba vodíka v stanici znižuje dopravné spojenia vodíka a náklady na skladovanie a prepravu vodíka, čo priamo znižuje náklady na spotrebu vodíka.Stanica má vyhradené externé rozhranie, ktoré môže plniť dlhé rúrkové návesy a slúžiť ako materská stanica na poskytovanie zdroja vodíka pre okolité hydrogenačné stanice, ktoré tvoria regionálnu hydrogenačnú podružnú materskú integrovanú stanicu.Okrem toho je možné túto integrovanú stanicu na výrobu a hydrogenáciu vodíka zrekonštruovať a rozšíriť na základe existujúceho systému rozvodu metanolu, siete plynovodov a ďalších zariadení, ako aj čerpacích staníc a čerpacích staníc CNG & LNG, čo sa dá ľahko propagovať a realizovať.
Obrázok 3 Integrovaná stanica na výrobu a hydrogenáciu vodíka v Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Aktívne vedie priemyselné inovácie, propagáciu a aplikácie a medzinárodné výmeny a spoluprácu.
Ako kľúčový high-tech podnik národného programu Torch, nový demonštračný podnik ekonomiky v provincii Sichuan a špecializovaný a špeciálny nový podnik v provincii Sichuan, Ally Hi-Tech aktívne vedie priemyselné inovácie a podporuje medzinárodné výmeny a spoluprácu.Od roku 2005 Ally Hi-Tech postupne poskytuje technológiu a zariadenia na výrobu vodíka v hlavných národných 863 projektoch palivových článkov – vodíková čerpacia stanica Shanghai Anting, čerpacia stanica vodíka na olympijských hrách v Pekingu a čerpacia stanica vodíka na svetovej výstave Shanghai World Expo a zabezpečovala všetky projekty staníc na výrobu vodíka. čínskeho vesmírneho centra s vysokými štandardmi.
Ako člen národného výboru pre štandardizáciu vodíkovej energie sa Ally Hi-Tech aktívne podieľala na budovaní štandardného systému vodíkovej energie doma aj v zahraničí, viedla návrh jedného národného štandardu pre vodíkovú energiu a podieľala sa na formulácii siedmich národných štandardov. a jeden medzinárodný štandard.Ally Hi-Tech zároveň aktívne podporovala medzinárodné výmeny a spoluprácu, založila Chengchuan Technology Co., Ltd. v Japonsku, vyvinula novú generáciu technológie výroby vodíka, kogeneračnú technológiu SOFC a súvisiace produkty a realizovala spoluprácu so spoločnosťami v Spojených štátoch, Nemecku a Japonsku v oblasti novej technológie výroby vodíka elektrolýzou vody a technológie syntetického amoniaku v malom meradle.So 45 patentmi z Číny, Spojených štátov a Európskej únie je Ally Hi-Tech typickým technologickým a exportne orientovaným podnikom.
Návrh politiky
Podľa vyššie uvedenej analýzy, na základe inovácie technológie výroby vodíka, Ally Hi-Tech urobila prelom vo vývoji zariadení na výrobu vodíka, propagácii a aplikácii zariadení na výrobu vodíka, výstavbe a prevádzke integrovanej výroby vodíka a čerpacej stanice. , čo má veľký význam pre nezávislú technologickú inováciu Číny v oblasti vodíkovej energie a znižovania nákladov na energiu spotreby vodíka.Na zabezpečenie a zlepšenie dodávok vodíkovej energie, urýchlenie výstavby bezpečnej, stabilnej a efektívnej siete na dodávku vodíkovej energie a vybudovanie čistého, nízkouhlíkového a nízkonákladového diverzifikovaného systému výroby vodíka musí Čína posilniť inováciu technológie výroby vodíka a vývoj produktov, prelomiť obmedzenia politík a predpisov a podporiť nové zariadenia a modely s trhovým potenciálom, aby ich vyskúšali ako prvé.Ďalším zlepšovaním podporných politík a optimalizáciou priemyselného prostredia pomôžeme čínskemu priemyslu vodíkovej energie rozvíjať sa vo vysokej kvalite a výrazne podporíme zelenú transformáciu energie.
Zlepšiť systém politiky vodíkového energetického priemyslu.
V súčasnosti sú vydané „strategické umiestňovanie a podporné politiky priemyslu vodíkovej energetiky“, ale konkrétny smer rozvoja vodíkového energetického priemyslu nie je špecifikovaný.Na prekonanie inštitucionálnych prekážok a politických prekážok priemyselného rozvoja musí Čína posilniť inováciu politiky, sformulovať dokonalé normy riadenia vodíkovej energie, objasniť procesy riadenia a riadiace inštitúcie prípravy, skladovania, prepravy a plnenia a implementovať povinnosti zodpovedný útvar bezpečnostného dozoru.Dodržiavajte model demonštračnej aplikácie, ktorá riadi priemyselný rozvoj, a komplexne propagujte diverzifikovaný demonštračný vývoj vodíkovej energie v doprave, skladovaní energie, distribuovanej energii atď.
Vybudujte systém zásobovania vodíkom podľa miestnych podmienok.
Samosprávy by mali komplexne zvážiť kapacitu dodávok vodíkovej energie, priemyselný základ a trhový priestor v regióne, na základe výhod existujúcich a potenciálnych zdrojov zvoliť vhodné metódy výroby vodíka podľa miestnych podmienok, realizovať výstavbu garancie zásobovania vodíkovou energiou , uprednostniť využitie priemyselného vedľajšieho produktu vodíka a zamerať sa na rozvoj výroby vodíka z obnoviteľných zdrojov energie.Povzbudzovať kvalifikované regióny, aby spolupracovali prostredníctvom viacerých kanálov na vybudovaní nízkouhlíkového, bezpečného, stabilného a ekonomického miestneho systému zásobovania vodíkovou energiou, aby sa uspokojil dopyt po dodávkach veľkých zdrojov vodíka.
Zvýšiť technologické inovácie zariadení na výrobu vodíka.
Zamerajte sa na podporu výskumu a vývoja, výroby a priemyselného využitia kľúčových zariadení na čistenie vodíka a výrobu vodíka a vybudujte vysokokvalitný technologický systém vývoja pre produkty vodíkových energetických zariadení spoliehaním sa na výhodné podniky v priemyselnom reťazci.Podporujte popredné podniky v oblasti výroby vodíka, aby sa ujali vedenia, vytvárali inovačné platformy, ako sú priemyselné inovačné centrum, inžinierske výskumné centrum, technologické inovačné centrum a výrobné inovačné centrum, riešili kľúčové problémy zariadení na výrobu vodíka, podporovali „špecializované a špeciálne nové „malým a stredným podnikom, aby sa podieľali na výskume a vývoji spoločných technológií zariadení na výrobu vodíka a pestovali množstvo podnikov s jedným šampiónom so silnou nezávislou schopnosťou základnej technológie.
Posilniť politickú podporu pre integrovanú výrobu vodíka a hydrogenačné stanice.
Plán poukazuje na to, že na preskúmanie nových modelov, ako sú vodíkové stanice integrujúce výrobu, skladovanie a hydrogenáciu vodíka v stanici, musíme od základu prelomiť politické obmedzenia týkajúce sa výstavby integrovaných staníc.Čo najskôr zaviesť národný energetický zákon, aby sa určil energetický atribút vodíka z vyššej úrovne.Prelomiť obmedzenia výstavby integrovaných staníc, podporovať integrovanú výrobu vodíkových a hydrogenačných staníc a uskutočniť pilotnú demonštráciu výstavby a prevádzky integrovaných staníc v ekonomicky rozvinutých oblastiach s bohatými zdrojmi zemného plynu.Poskytovať finančné dotácie na výstavbu a prevádzku integrovaných staníc, ktoré spĺňajú požiadavky noriem cenovej ekonomiky a emisií uhlíka, podporovať príslušné vedúce podniky pri uchádzaní sa o národné „špecializované a špeciálne nové“ podniky a zlepšovať bezpečnostné technické špecifikácie a normy integrovaného vodíka výrobné a hydrogenačné stanice.
Aktívne predvádzať a propagovať nové obchodné modely.
Podporovať inováciu obchodného modelu v podobe integrovanej výroby vodíka v staniciach, komplexných energetických staníc pre ropu, vodík a elektrinu a koordinovanej prevádzky „vodíka, vozidiel a staníc“.V oblastiach s veľkým počtom vozidiel s palivovými článkami a vysokým tlakom na dodávky vodíka preskúmame integrované stanice na výrobu vodíka a hydrogenáciu zo zemného plynu a podporíme oblasti s primeranými cenami zemného plynu a demonštračnou prevádzkou vozidiel s palivovými článkami.V oblastiach s bohatými zdrojmi veternej a vodnej energie a scenármi aplikácie vodíkovej energie vybudujte integrované stanice na výrobu vodíka a hydrogenačné stanice s obnoviteľnou energiou, postupne rozšírte rozsah demonštrácií, vytvorte replikovateľné a popularizované skúsenosti a urýchlite znižovanie emisií uhlíka a nákladov na energetický vodík.
(Autor: budúci priemyselný výskumný tím Pekinského informačného poradenského centra Yiwei Zhiyuan)
Čas odoslania: 29. september 2022
