Innovasie, popularisering en toepassing van waterstofenergieproduksietegnologie -- 'n gevallestudie van Ally Hi-Tech
Oorspronklike skakel:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Redakteur se nota: Hierdie is 'n artikel wat oorspronklik gepubliseer is deur die amptelike Wechat-rekening: China Thinktank
Op 23 Maart het die Nasionale Ontwikkelings- en Hervormingskommissie en die Nasionale Energie-administrasie van China gesamentlik die medium- en langtermynplan vir die ontwikkeling van die waterstofenergiebedryf (2021-2035) (hierna verwys as die plan) uitgereik, wat die energie-eienskap van waterstof gedefinieer het en voorgestel het dat waterstofenergie 'n integrale deel van die toekomstige nasionale energiestelsel en die sleutelrigting van strategiese nuwe nywerhede is. Brandstofselvoertuie is die toonaangewende veld van waterstofenergie-toepassing en die deurbraak van industriële ontwikkeling in China.
In 2021, gedryf deur die nasionale demonstrasie- en toepassingsbeleid vir brandstofselvoertuie, is die vyf stedelike agglomerasies van Beijing, Tianjin, Hebei, Sjanghai, Guangdong, Hebei en Henan agtereenvolgens van stapel gestuur, die grootskaalse demonstrasie en toepassing van 10 000 brandstofselvoertuie het begin, en die ontwikkeling van die waterstofenergiebedryf, gedryf deur die demonstrasie en toepassing van brandstofselvoertuie, is in die praktyk toegepas.
Terselfdertyd is deurbrake ook gemaak in die toepassing en eksplorasie van waterstofenergie in nie-vervoervelde soos staal, chemiese industrie en konstruksie. In die toekoms sal gediversifiseerde en multi-scenario toepassings van waterstofenergie 'n groot vraag na waterstof meebring. Volgens die voorspelling van China Hydrogen Energy Alliance sal China se vraag na waterstof teen 2030 35 miljoen ton bereik, en waterstofenergie sal ten minste 5% van China se terminale energiestelsel uitmaak; Teen 2050 sal die vraag na waterstof naby 60 miljoen ton wees, waterstofenergie maak meer as 10% van China se terminale energiestelsel uit, en die jaarlikse produksiewaarde van die industriële ketting sal 12 triljoen yuan bereik.
Vanuit die perspektief van industriële ontwikkeling is China se waterstofenergiebedryf steeds in die vroeë stadium van ontwikkeling. In die proses van waterstofenergie-toepassing, demonstrasie en bevordering, was die onvoldoende voorraad en hoë koste van waterstof vir energie nog altyd 'n moeilike probleem wat die ontwikkeling van China se waterstofenergiebedryf beperk het. As die kernskakel van waterstofvoorsiening, is die probleme van hoë af-fabriek prys en hoë berging en vervoerkoste van voertuigwaterstof steeds prominent.
Daarom moet China dringend die innovasie, popularisering en toepassing van laekoste-waterstofproduksietegnologie versnel, die ekonomie van demonstrasietoepassing verbeter deur die koste van waterstofenergievoorsiening te verminder, die grootskaalse demonstrasietoepassing van brandstofselvoertuie ondersteun, en dan die ontwikkeling van die hele waterstofenergiebedryf aandryf.
Die hoë prys van waterstof is 'n prominente probleem in die ontwikkeling van China se waterstofenergiebedryf.
China is 'n groot land wat waterstof produseer. Waterstofproduksie word versprei in petrochemiese, chemiese, kooks- en ander nywerhede. Die meeste van die waterstof wat geproduseer word, word gebruik as intermediêre produkte vir petroleumraffinering, sintetiese ammoniak, metanol en ander chemiese produkte. Volgens die statistieke van China Hydrogen Energy Alliance is die huidige waterstofproduksie in China ongeveer 33 miljoen ton, hoofsaaklik uit steenkool, natuurlike gas en ander fossielenergie en industriële neweprodukte-gassuiwering. Onder hulle is die uitset van waterstofproduksie uit steenkool 21,34 miljoen ton, wat 63,5% uitmaak. Gevolg deur industriële neweprodukte-waterstof en natuurlike gaswaterstofproduksie, met 'n uitset van onderskeidelik 7,08 miljoen ton en 4,6 miljoen ton. Waterstofproduksie deur waterelektrolise is relatief klein, ongeveer 500 000 ton.
Alhoewel die industriële waterstofproduksieproses volwasse is, die industriële ketting volledig is en die verkryging relatief gerieflik is, staar die voorsiening van energiewaterstof steeds groot uitdagings in die gesig. Die hoër grondstofkoste en vervoerkoste van waterstofproduksie lei tot die hoër terminale voorsieningsprys van waterstof. Om grootskaalse popularisering en toepassing van waterstofenergietegnologie te verwesenlik, is die sleutel om deur die knelpunt van hoë waterstofverkrygingskoste en vervoerkoste te breek. Onder die bestaande waterstofproduksiemetodes is die koste van steenkoolwaterstofproduksie laag, maar die koolstofvrystellingsvlak is hoog. Die energieverbruikskoste van waterstofproduksie deur waterelektrolise in groot nywerhede is hoog.
Selfs met lae elektrisiteit is die waterstofproduksiekoste meer as 20 yuan/kg. Die lae koste en lae koolstofvrystellingsvlak van waterstofproduksie uit die staking van hernubare energie is 'n belangrike rigting vir die verkryging van waterstof in die toekoms. Tans is die tegnologie geleidelik volwasse, maar die verkrygingsligging is relatief afgeleë, die vervoerkoste is baie hoog, en daar is geen bevorderings- en toepassingscenario nie. Vanuit die perspektief van waterstofkostesamestelling is 30 ~ 45% van die prys van energiewaterstof die koste van waterstofvervoer en -vulling. Die bestaande waterstofvervoertegnologie gebaseer op hoëdrukgaswaterstof het minder enkelvoertuigvervoervolume, swak ekonomiese waarde van langafstandvervoer, en die tegnologieë van vastetoestandberging en -vervoer en vloeibare waterstof is nie volwasse nie. Die uitkontraktering van gaswaterstof in waterstofhervulstasies is steeds die hoofweg.
In die huidige bestuurspesifikasie word waterstof steeds as gevaarlike chemikalieë gelys. Grootskaalse industriële waterstofproduksie moet die chemiese nywerheidspark betree. Grootskaalse waterstofproduksie pas nie by die vraag na waterstof vir gedesentraliseerde voertuie nie, wat lei tot hoë waterstofpryse. 'n Hoogs geïntegreerde waterstofproduksie- en hervullingstegnologie is dringend nodig om 'n deurbraak te behaal. Die prysvlak van natuurlike gaswaterstofproduksie is redelik, wat grootskaalse en stabiele voorraad kan bewerkstellig. Daarom, in gebiede met relatief oorvloedige natuurlike gas, is die geïntegreerde waterstofproduksie- en hervullingstasie gebaseer op natuurlike gas 'n haalbare waterstofvoorsieningsopsie en 'n realistiese pad om die waterstofhervullingstasie te bevorder om die koste te verminder en die moeilike probleem van hervulling in sommige gebiede op te los. Tans is daar ongeveer 237 glybaan-gemonteerde geïntegreerde waterstofproduksiestasies in die wêreld, wat ongeveer 1/3 van die totale aantal buitelandse waterstofhervullingstasies uitmaak. Onder hulle neem Japan, Europa, Noord-Amerika en ander streke die bedryfsmodus van geïntegreerde waterstofproduksie en hervullingstasie in die stasie wyd aan. Wat die binnelandse situasie betref, het Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou en ander plekke begin om die loodsprojek vir die konstruksie en bedryf van geïntegreerde waterstofproduksie- en vulstasies te ondersoek. Daar kan voorspel word dat na die deurbraak van waterstofbestuur en waterstofproduksiebeleide en -regulasies, die geïntegreerde waterstofproduksie- en vulstasie die realistiese keuse vir die kommersiële bedryf van die waterstofvulstasie sal wees.
Ervaring in Innovasie, Popularisering en Toepassing van Waterstofproduksietegnologie van Ally Hi-Tech
As 'n toonaangewende onderneming op die gebied van waterstofproduksie in China, fokus Ally Hi-Tech al meer as 20 jaar op die navorsing en ontwikkeling van nuwe energie-oplossings en gevorderde waterstofproduksietegnologieë sedert sy stigting. Op die gebied van kleinskaalse natuurlike gaswaterstofproduksietegnologie, katalitiese oksidasie metanol waterstofproduksietegnologie, hoëtemperatuur-waterelektrolise waterstofproduksietegnologie, ammoniakontbinding waterstofproduksietegnologie, kleinskaalse sintetiese ammoniaktegnologie, groot monomeer metanolomskakelaar, geïntegreerde waterstofproduksie en hidrogeneringstelsel, voertuigwaterstofrigtingsuiweringstegnologie, is baie deurbrake gemaak in baanbrekende tegniese velde soos hierbo gelys.
Gaan voort om tegnologiese innovasie in waterstofproduksie te bevorder.
Ally Hi-Tech neem waterstofproduksie altyd as die kern van sy besigheid en gaan voort met die uitvoering van tegnologiese innovasie in waterstofproduksie, soos metanol-omskakeling, aardgashervorming en PSA-gerigte suiwering van waterstof. Onder hulle het 'n enkele stel metanol-omskakelingswaterstofproduksietoerusting wat onafhanklik deur die maatskappy ontwikkel en ontwerp is, 'n waterstofproduksiekapasiteit van 20000 Nm³/h. Die maksimum druk bereik 3.3Mpa, wat die internasionale gevorderde vlak bereik, met die voordele van lae energieverbruik, veiligheid en betroubaarheid, eenvoudige proses, onbewaakte en so aan. Die maatskappy het 'n deurbraak gemaak in die waterstofproduksietegnologie van aardgashervorming (SMR-metode).
Die hitte-uitruilingshervormingstegnologie word aangeneem, en die waterstofproduksiekapasiteit van 'n enkele stel toerusting is tot 30000 Nm³/h. Die maksimum druk kan 3.0 MPa bereik, die beleggingskoste word aansienlik verminder, en die energieverbruik van natuurlike gas word met 33% verminder; In terme van druk-swaai-adsorpsie (PSA) waterstofrigtingsuiweringstegnologie, het die maatskappy 'n verskeidenheid volledige stelle waterstofsuiweringstegnologieë ontwikkel, en die waterstofproduksiekapasiteit van 'n enkele stel toerusting is 100000 Nm³/h. Die maksimum druk is 5.0 MPa. Dit het die eienskappe van 'n hoë mate van outomatisering, eenvoudige werking, goeie omgewing en lang lewensduur. Dit word wyd gebruik op die gebied van industriële gasskeiding.
Figuur 1: H2-produksietoerustingstel deur Ally Hi-Tech
Aandag word gegee aan die ontwikkeling en bevordering van waterstofenergiereeksprodukte.
Terwyl hulle waterstofproduksietegnologie-innovasie en produkontwikkeling uitvoer, gee Ally Hi-Tech aandag aan die uitbreiding van produkontwikkeling op die gebied van stroomaf waterstofbrandstofselle, bevorder aktief die navorsing en ontwikkeling en toepassing van katalisators, adsorbente, beheerkleppe, modulêre klein waterstofproduksietoerusting en langdurige brandstofselkragtoevoerstelsels, en bevorder die tegnologie en toerusting van geïntegreerde waterstofproduksie en hidrogeneringsstasies kragtig. Wat produkbevordering betref, is die professionele kwalifikasie van Ally Hi-Tech se ingenieursontwerp omvattend. Dit is daartoe verbind om eenstop-waterstofenergie-oplossingsprodukte en -dienste te verskaf, en die produkmarktoepassing word vinnig bevorder.
Deurbrake is gemaak in die toepassing van waterstofproduksietoerusting.
Tans is meer as 620 stelle waterstofproduksie- en waterstofsuiweringstoerusting deur Ally Hi-Tech gebou. Onder hulle het Ally Hi-Tech meer as 300 stelle metanolwaterstofproduksietoerusting, meer as 100 stelle natuurlike gaswaterstofproduksietoerusting en meer as 130 stelle groot PSA-projektoerusting bevorder, en het 'n aantal waterstofproduksieprojekte van nasionale onderwerpe onderneem.
Ally Hi-Tech het saamgewerk met bekende maatskappye tuis en in die buiteland, soos Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP en so aan. Dit is een van die volledige stelle toerustingdiensverskaffers met die grootste aanbod op die gebied van klein en mediumgrootte waterstofproduksietoerusting ter wêreld. Tans is die Ally Hi-Tech waterstofproduksietoerusting uitgevoer na 16 lande en streke soos die Verenigde State, Japan, Suid-Korea, Indië, Maleisië, die Filippyne, Pakistan, Mianmar, Thailand en Suid-Afrika. In 2019 is die derde generasie geïntegreerde aardgaswaterstofproduksietoerusting van Ally Hi-Tech uitgevoer na American Plug Power Inc., wat ontwerp en vervaardig is in volle ooreenstemming met Amerikaanse standaarde, wat 'n presedent geskep het vir China se aardgaswaterstofproduksietoerusting om na die Verenigde State uitgevoer te word.
Figuur 2. Geïntegreerde toerusting vir waterstofproduksie en hidrogenering uitgevoer deur Ally Hi-Tech na die Verenigde State
Konstruksie van die eerste bondel waterstofproduksie- en hidrogeneringsgeïntegreerde stasie.
In die lig van die praktiese probleme van onstabiele bronne en hoë pryse van waterstof vir energie, is Ally High-Tech daartoe verbind om die toepassing van hoogs geïntegreerde waterstofproduksietegnologie te bevorder, en die bestaande volwasse metanolvoorsieningstelsel, aardgaspyplynnetwerk, CNG- en LNG-vulstasies te gebruik om die geïntegreerde waterstofproduksie- en vulstasie te rekonstrueer en uit te brei. In September 2021 is die eerste binnelandse geïntegreerde aardgaswaterstofproduksie- en hidrogeneringsstasie onder die algemene kontrak van Ally Hi-Tech in werking gestel by die Foshan-gas Nanzhuang-hidrogeneringsstasie.
Die stasie is ontwerp met een stel 1000 kg/dag natuurlike gashervormingswaterstofproduksie-eenheid en een stel 100 kg/dag waterelektrolise-waterstofproduksie-eenheid, met 'n eksterne hidrogeneringskapasiteit van 1000 kg/dag. Dit is 'n tipiese "waterstofproduksie + kompressie + berging + vulling" geïntegreerde hidrogeneringstasie. Dit neem die voortou in die toepassing van omgewingsvriendelike wye temperatuurveranderingskatalisator en rigtinggewende ko-suiweringstegnologie in die bedryf, wat die waterstofproduksiedoeltreffendheid met 3% verbeter en die energieverbruik van waterstofproduksie effektief verminder. Die stasie het hoë integrasie, klein vloeroppervlakte en hoogs geïntegreerde waterstofproduksietoerusting.
Die waterstofproduksie in die stasie verminder die waterstofvervoerskakels en die koste van waterstofberging en -vervoer, wat die koste van waterstofverbruik direk verminder. Die stasie het 'n eksterne koppelvlak gereserveer, wat langbuiswaens kan vul en as die ouerstasie kan dien om waterstofbron vir die omliggende hidrogeneringsstasies te verskaf, wat 'n streeks-hidrogenerings-sub-ouer geïntegreerde stasie vorm. Daarbenewens kan hierdie geïntegreerde waterstofproduksie- en hidrogeneringsstasie ook herbou en uitgebrei word op grond van die bestaande metanolverspreidingstelsel, aardgaspyplynnetwerk en ander fasiliteite, sowel as vulstasies en CNG- en LNG-vulstasies, wat maklik is om te bevorder en te implementeer.
Figuur 3 Geïntegreerde waterstofproduksie- en hidrogeneringsstasie in Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Lei aktief bedryfsinnovasie, promosie en toepassing, asook internasionale uitruilings en samewerking.
As 'n belangrike hoëtegnologie-onderneming van die nasionale Torch-program, 'n nuwe ekonomie-demonstrasieonderneming in die Sichuan-provinsie en 'n gespesialiseerde en spesiale nuwe onderneming in die Sichuan-provinsie, lei Ally Hi-Tech aktief bedryfsinnovasie en bevorder internasionale uitruilings en samewerking. Sedert 2005 het Ally Hi-Tech agtereenvolgens waterstofproduksietegnologie en -toerusting verskaf in die belangrikste nasionale 863-brandstofselprojekte - die Sjanghai Anting-waterstofvulstasie, die Beijing Olimpiese waterstofvulstasie en die Sjanghai Wêreldekspo-waterstofvulstasie, en alle waterstofproduksiestasieprojekte van China se ruimtelanseringsentrum van hoë standaarde voorsien.
As lid van die nasionale Waterstofenergiestandaardiseringskomitee het Ally Hi-Tech aktief deelgeneem aan die konstruksie van 'n waterstofenergiestandaardstelsel tuis en in die buiteland, die opstel van een nasionale waterstofenergiestandaard gelei, en deelgeneem aan die formulering van sewe nasionale standaarde en een internasionale standaard. Terselfdertyd het Ally Hi-Tech aktief internasionale uitruilings en samewerking bevorder, Chengchuan Technology Co., Ltd. in Japan gestig, 'n nuwe generasie waterstofproduksietegnologie, SOFC-ko-generasietegnologie en verwante produkte ontwikkel, en samewerking met maatskappye in die Verenigde State, Duitsland en Japan op die gebied van nuwe waterelektrolise-waterstofproduksietegnologie en kleinskaalse sintetiese ammoniaktegnologie uitgevoer. Met 45 patente van China, die Verenigde State en die Europese Unie, is Ally Hi-Tech 'n tipiese tegnologie-gebaseerde en uitvoergerigte onderneming.
Beleidsvoorstel
Volgens die bogenoemde analise, gebaseer op die innovasie van waterstofproduksietegnologie, het Ally Hi-Tech deurbrake gemaak in die ontwikkeling van waterstofproduksietoerusting, die bevordering en toepassing van waterstofproduksietoerusting, die konstruksie en bedryf van geïntegreerde waterstofproduksie- en vulstasies, wat van groot belang is vir China se onafhanklike tegnologiese innovasie van waterstofenergie en die vermindering van die koste van energieverbruik. Om waterstofenergievoorsiening te verseker en te verbeter, die konstruksie van 'n veilige, stabiele en doeltreffende waterstofenergievoorsieningsnetwerk te versnel en 'n skoon, lae-koolstof en lae-koste gediversifiseerde waterstofproduksiestelsel te bou, moet China waterstofproduksietegnologie-innovasie en produkontwikkeling versterk, die beperkings van beleide en regulasies deurbreek, en nuwe toerusting en modelle met markpotensiaal aanmoedig om eers te probeer. Deur ondersteunende beleide verder te verbeter en die industriële omgewing te optimaliseer, sal ons China se waterstofenergiebedryf help om met hoë gehalte te ontwikkel en die groen transformasie van energie sterk ondersteun.
Verbeter die beleidstelsel van die waterstofenergiebedryf.
Tans is die "strategiese posisionering en ondersteunende beleide van die waterstofenergiebedryf" uitgereik, maar die spesifieke ontwikkelingsrigting van die waterstofenergiebedryf is nog nie gespesifiseer nie. Om die institusionele struikelblokke en beleidsbottelnekke van industriële ontwikkeling te oorkom, moet China beleidsinnovasie versterk, perfekte waterstofenergiebestuursnorme formuleer, die bestuursprosesse en bestuursinstellings van voorbereiding, berging, vervoer en vulling verduidelik, en die verantwoordelikhede van die verantwoordelike departement van veiligheidstoesig implementeer. Volg die model van demonstrasietoepassing wat industriële ontwikkeling dryf, en bevorder die gediversifiseerde demonstrasie-ontwikkeling van waterstofenergie in vervoer, energieberging, verspreide energie en so meer omvattend.
Bou 'n waterstofenergievoorsieningstelsel volgens plaaslike toestande.
Plaaslike regerings moet die waterstofenergievoorsieningskapasiteit, industriële fondament en markruimte in die streek omvattend oorweeg, gebaseer op die voordele van bestaande en potensiële hulpbronne, gepaste waterstofproduksiemetodes volgens plaaslike toestande kies, die konstruksie van waterstofenergievoorsieningwaarborgkapasiteit uitvoer, voorkeur gee aan die gebruik van industriële neweprodukwaterstof, en fokus op die ontwikkeling van waterstofproduksie uit hernubare energie. Moedig gekwalifiseerde streke aan om deur verskeie kanale saam te werk om 'n lae-koolstof, veilige, stabiele en ekonomiese plaaslike waterstofenergievoorsieningstelsel te bou om aan die vraag na grootskaalse waterstofbronne te voldoen.
Verhoog tegnologiese innovasie van waterstofproduksietoerusting.
Fokus op die bevordering van die O&O, vervaardiging en industriële toepassing van sleuteltoerusting vir waterstofsuiwering en waterstofproduksie, en bou 'n hoëgehalte-ontwikkelingstegnologiestelsel vir waterstofenergietoerustingprodukte deur staat te maak op voordelige ondernemings in die industriële ketting. Ondersteun toonaangewende ondernemings op die gebied van waterstofproduksie om die leiding te neem, lê innovasieplatforms soos industriële innovasiesentrums, ingenieursnavorsingsentrums, tegnologiese innovasiesentrums en vervaardigingsinnovasiesentrums uit, pak sleutelprobleme van waterstofproduksietoerusting aan, ondersteun "gespesialiseerde en spesiale nuwe" klein en mediumgrootte ondernemings om deel te neem aan die navorsing en ontwikkeling van algemene tegnologieë van waterstofproduksietoerusting, en kweek 'n aantal enkelkampioenondernemings met sterk onafhanklike vermoë van kerntegnologie.
Versterk beleidsondersteuning vir geïntegreerde waterstofproduksie en hidrogeneringsstasies.
Die Plan wys daarop dat om nuwe modelle soos waterstofstasies wat waterstofproduksie, -berging en -hidrogenering in die stasie integreer, te verken, ons die beleidsbeperkings op die konstruksie van geïntegreerde stasies van die wortel af moet deurbreek. Stel die nasionale energiewet so gou as moontlik in om die energie-eienskap van waterstof van die boonste vlak af te bepaal. Deurbreek die beperkings op die konstruksie van geïntegreerde stasies, bevorder geïntegreerde waterstofproduksie- en hidrogeneringsstasies, en voer loodsdemonstrasies uit van die konstruksie en bedryf van geïntegreerde stasies in ekonomies ontwikkelde gebiede met ryk natuurlike gasbronne. Verskaf finansiële subsidies vir die konstruksie en bedryf van geïntegreerde stasies wat voldoen aan die vereistes van prysekonomie en koolstofvrystellingsstandaarde, ondersteun relevante toonaangewende ondernemings om aansoek te doen vir nasionale "gespesialiseerde en spesiale nuwe" ondernemings, en verbeter die veiligheidstegniese spesifikasies en standaarde van geïntegreerde waterstofproduksie- en hidrogeneringsstasies.
Voer aktief demonstrasies en promosies van nuwe besigheidsmodelle uit.
Moedig sakemodel-innovasie aan in die vorm van geïntegreerde waterstofproduksie in stasies, omvattende energievoorsieningsstasies vir olie, waterstof en elektrisiteit, en gekoördineerde bedryf van "waterstof, voertuie en stasies". In gebiede met 'n groot aantal brandstofselvoertuie en hoë druk op waterstofvoorsiening, sal ons geïntegreerde stasies vir waterstofproduksie en hidrogenering uit natuurlike gas ondersoek, en gebiede met redelike natuurlike gaspryse en demonstrasiebedryf van brandstofselvoertuie aanmoedig. In gebiede met oorvloedige wind- en hidrokragbronne en waterstofenergie-toepassingscenario's, bou geïntegreerde waterstofproduksie- en hidrogeneringsstasies met hernubare energie, brei die demonstrasieskaal geleidelik uit, vorm herhaalbare en gewilde ervaring, en versnel die koolstof- en kostevermindering van energiewaterstof.
(Outeur: toekomstige bedryfsnavorsingspan van Beijing Yiwei Zhiyuan Inligtingskonsultasiesentrum)
Plasingstyd: 29 September 2022
