Inovarea, popularizarea și aplicarea tehnologiei de producere a energiei cu hidrogen -- un studiu de caz al Ally Hi-Tech
Link original:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Nota editorului: Acesta este un articol publicat inițial de contul oficial Wechat: China Thinktank
La 23 martie, Comisia Națională pentru Dezvoltare și Reformă și Administrația Națională a Energiei din China au emis în comun planul pe termen mediu și lung pentru dezvoltarea industriei energiei cu hidrogen (2021-2035) (denumit în continuare plan), care definea energia atributul hidrogenului și a propus ca energia hidrogenului să fie o parte integrantă a viitorului sistem energetic național și direcția cheie a noilor industrii strategice.Vehiculul cu celule de combustie este principalul domeniu de aplicare a energiei hidrogenului și descoperirea dezvoltării industriale în China.
În 2021, condusă de politica națională de demonstrație și aplicare a vehiculelor cu celule de combustie, cele cinci aglomerări urbane din Beijing, Tianjin, Hebei, Shanghai, Guangdong, Hebei și Henan au fost lansate succesiv, a început demonstrația și aplicarea pe scară largă a 10.000 de vehicule cu celule de combustibil. care urmează să fie lansată, iar dezvoltarea industriei energetice cu hidrogen condusă de demonstrarea și aplicarea vehiculelor cu celule de combustibil a fost pusă în practică.
În același timp, s-au făcut progrese și în aplicarea și explorarea energiei hidrogenului în domenii non-transport, cum ar fi oțel, industria chimică și construcții.În viitor, aplicațiile diversificate și cu scenarii multiple ale energiei hidrogenului vor aduce o cerere mare de hidrogen.Conform previziunilor Alianței Chinei pentru Energie cu Hidrogen, până în 2030, cererea Chinei de hidrogen va ajunge la 35 de milioane de tone, iar energia cu hidrogen va reprezenta cel puțin 5% din sistemul energetic terminal al Chinei;Până în 2050, cererea de hidrogen va fi aproape de 60 de milioane de tone, energia hidrogenului reprezintă mai mult de 10% din sistemul energetic terminal al Chinei, iar valoarea producției anuale a lanțului industrial va ajunge la 12 trilioane de yuani.
Din perspectiva dezvoltării industriale, industria energetică a hidrogenului din China este încă în stadiu incipient de dezvoltare.În procesul de aplicare, demonstrație și promovare a energiei cu hidrogen, aprovizionarea insuficientă și costul ridicat al hidrogenului pentru energie a fost întotdeauna o problemă dificilă care limitează dezvoltarea industriei energetice cu hidrogen din China.Ca veriga centrală a aprovizionării cu hidrogen, problemele prețului ridicat din fabrică și costului ridicat de depozitare și transport al hidrogenului vehiculului sunt încă proeminente.
Prin urmare, China trebuie urgent să accelereze inovarea, popularizarea și aplicarea tehnologiei de producție a hidrogenului la preț redus, să îmbunătățească economia aplicației demonstrative prin reducerea costului aprovizionării cu energie cu hidrogen, să sprijine aplicarea demonstrativă la scară largă a vehiculelor cu celule de combustibil și apoi să conducă dezvoltarea întregii industriei energetice cu hidrogen.
Prețul ridicat al hidrogenului este o problemă proeminentă în dezvoltarea industriei energetice cu hidrogen din China
China este o țară mare producătoare de hidrogen.Producția de hidrogen este distribuită în industria petrochimică, chimică, cocsificare și în alte industrii.Majoritatea hidrogenului produs este folosit ca produse intermediare pentru rafinarea petrolului, amoniac sintetic, metanol și alte produse chimice.Conform statisticilor China Hydrogen Energy Alliance, producția actuală de hidrogen în China este de aproximativ 33 de milioane de tone, în principal din cărbune, gaz natural și alte energii fosile și purificarea gazelor subproduse industriale.Dintre acestea, producția de hidrogen din cărbune este de 21,34 milioane de tone, reprezentând 63,5%.Urmează producția industrială de hidrogen și hidrogen din gaz natural, cu o producție de 7,08 milioane de tone și, respectiv, 4,6 milioane de tone.Producția de hidrogen prin electroliza apei este relativ mică, aproximativ 500000 de tone.
Deși procesul industrial de producție a hidrogenului este matur, lanțul industrial este complet și achiziția este relativ convenabilă, furnizarea de hidrogen energetic se confruntă în continuare cu mari provocări.Costul mai mare al materiilor prime și costul de transport al producției de hidrogen duc la un preț mai mare de furnizare a hidrogenului.Pentru a realiza popularizarea și aplicarea la scară largă a tehnologiei energetice cu hidrogen, cheia este să depășim blocajul costurilor ridicate de achiziție a hidrogenului și ale costurilor de transport.Printre metodele existente de producere a hidrogenului, costul producției de hidrogen de cărbune este scăzut, dar nivelul de emisie de carbon este ridicat.Costul consumului de energie al producției de hidrogen prin electroliza apei în industriile mari este ridicat.
Chiar și cu energie electrică scăzută, costul de producție a hidrogenului este mai mare de 20 de yuani / kg.Costul scăzut și nivelul scăzut de emisie de carbon al producției de hidrogen din abandonarea energiei regenerabile este o direcție importantă pentru obținerea hidrogenului în viitor.În prezent, tehnologia este treptat matură, dar locația achiziției este relativ îndepărtată, costul de transport este foarte mare și nu există niciun scenariu de promovare și aplicare.Din perspectiva compoziției costului hidrogenului, 30 ~ 45% din prețul hidrogenului energetic este costul transportului și umplerii hidrogenului.Tehnologia existentă de transport al hidrogenului, bazată pe hidrogen gazos de înaltă presiune, are un volum mai mic de transport pentru un singur vehicul, o valoare economică slabă a transportului pe distanțe lungi, iar tehnologiile de stocare și transport în stare solidă și hidrogenul lichid nu sunt mature.Externalizarea hidrogenului gazos în stația de realimentare cu hidrogen este încă calea principală.
În specificația actuală de management, hidrogenul este încă listat ca management al substanțelor chimice periculoase.Producția industrială de hidrogen pe scară largă trebuie să intre în parcul industriei chimice.Producția de hidrogen pe scară largă nu corespunde cererii de hidrogen pentru vehiculele descentralizate, ceea ce duce la prețuri ridicate la hidrogen.Este nevoie urgentă de o tehnologie de producție și de realimentare a hidrogenului extrem de integrată pentru a obține un progres.Nivelul prețului producției de hidrogen din gaze naturale este rezonabil, ceea ce poate realiza o aprovizionare pe scară largă și stabilă.Prin urmare, în zonele cu gaz natural relativ abundent, stația integrată de producție și alimentare cu hidrogen pe bază de gaz natural este o opțiune fezabilă de alimentare cu hidrogen și o cale realistă de promovare a stației de alimentare cu hidrogen pentru a reduce costurile și a rezolva problema dificilă a realimentării în unele cazuri. zone.În prezent, există aproximativ 237 de stații de producție integrate de hidrogen montate pe skid în lume, reprezentând aproximativ 1 / 3 din numărul total de stații de alimentare cu hidrogen străine.Printre acestea, Japonia, Europa, America de Nord și alte regiuni adoptă pe scară largă modul de funcționare al producției integrate de hidrogen și al stației de realimentare în stație.În ceea ce privește situația internă, Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou și alte locuri au început să exploreze construcția pilot și operarea stațiilor integrate de producție și alimentare cu hidrogen.Se poate prezice că, după descoperirea politicilor și reglementărilor privind managementul hidrogenului și producția de hidrogen, stația integrată de producție și alimentare cu hidrogen va fi alegerea realistă pentru funcționarea comercială a stației de alimentare cu hidrogen.
Experiență în inovare, popularizare și aplicare a tehnologiei de producere a hidrogenului a lui Ally Hi-Tech
Ca o întreprindere lider în domeniul producției de hidrogen în China, Ally Hi-Tech se concentrează de peste 20 de ani pe cercetarea și dezvoltarea de noi soluții energetice și tehnologii avansate de producere a hidrogenului de la înființare.În domeniile tehnologiei de producere a hidrogenului din gaze naturale la scară mică, tehnologie de producere a hidrogenului metanol cu oxidare catalitică, tehnologie de producere a hidrogenului prin electroliza apei la temperatură înaltă, tehnologie de producere a hidrogenului cu descompunere a amoniacului, tehnologie a amoniacului sintetic la scară mică, convertor mare de metanol monomer, producție integrată de hidrogen și sistem de hidrogenare, tehnologie de purificare direcțională a hidrogenului vehiculului, multe descoperiri au fost făcute în domenii tehnice de ultimă oră, cum ar fi cele enumerate mai sus.
Continuați să promovați inovația tehnologică în producția de hidrogen.
Ally Hi-Tech ia întotdeauna producția de hidrogen ca nucleu al activității sale și continuă să realizeze inovații tehnologice în producția de hidrogen, cum ar fi conversia metanolului, reformarea gazelor naturale și purificarea direcțională PSA a hidrogenului.Printre acestea, un singur set de echipamente de producere a hidrogenului de conversie a metanolului, dezvoltate și proiectate independent de companie, are o capacitate de producție de hidrogen de 20000 Nm³/h.Presiunea maximă ajunge la 3.3Mpa, atingând nivelul avansat internațional, cu avantajele consumului redus de energie, siguranță și fiabilitate, proces simplu, nesupravegheat și așa mai departe;Compania a făcut o descoperire în tehnologia de producere a hidrogenului de reformare a gazelor naturale (metoda SMR).
Este adoptată tehnologia de reformare a schimbului de căldură, iar capacitatea de producție de hidrogen a unui singur set de echipamente este de până la 30000 Nm³/h.Presiunea maximă poate ajunge la 3.0MPa, costul investiției este mult redus, iar consumul de energie al gazelor naturale este redus cu 33%;În ceea ce privește tehnologia de purificare direcțională a hidrogenului cu adsorbție prin fluctuație de presiune (PSA), compania a dezvoltat o varietate de seturi complete de tehnologii de purificare a hidrogenului, iar capacitatea de producție a hidrogenului unui singur set de echipamente este de 100000 Nm³/h.Presiunea maximă este de 5,0 MPa.Are caracteristicile unui grad ridicat de automatizare, funcționare simplă, mediu bun și durată lungă de viață.A fost utilizat pe scară largă în domeniul separării industriale a gazelor.
Figura 1: Set de echipamente de producție H2 de către Ally Hi-Tech
Atenție acordată dezvoltării și promovării produselor din seria hidrogen energie.
În timp ce desfășoară inovații în tehnologia de producție a hidrogenului și dezvoltarea de produse, Ally Hi-Tech acordă atenție extinderii dezvoltării de produse în domeniul pilelor de combustibil cu hidrogen din aval, promovează activ cercetarea și dezvoltarea și aplicarea catalizatorilor, adsorbanților, supapelor de control, hidrogenului mic modular echipamente de producție și sistem de alimentare cu energie cu pile de combustibil cu durată lungă de viață și promovează energic tehnologia și echipamentele de producție integrată de hidrogen și stație de hidrogenare.În ceea ce privește promovarea produsului, calificarea profesională a designului ingineresc Ally Hi-Tech este cuprinzătoare.Se angajează să furnizeze produse și servicii cu soluții unice pentru energie cu hidrogen, iar aplicarea pe piața produselor este promovată rapid.
S-au făcut progrese în aplicarea echipamentelor de producere a hidrogenului.
În prezent, Ally Hi-Tech a construit peste 620 de seturi de echipamente de producție și purificare a hidrogenului.Printre acestea, Ally Hi-Tech a promovat peste 300 de seturi de echipamente de producere a hidrogenului metanol, mai mult de 100 de seturi de echipamente de producere a hidrogenului din gaze naturale și mai mult de 130 de seturi de echipamente mari pentru proiecte PSA și a întreprins o serie de proiecte de producție de hidrogen de subiecte nationale.
Ally Hi-Tech a cooperat cu companii celebre din țară și din străinătate, cum ar fi Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germania, Praxair America, Iwatani Japonia, BP și așa mai departe.Este unul dintre seturile complete de furnizori de servicii de echipamente cu cea mai mare aprovizionare în domeniul echipamentelor de producție de hidrogen de dimensiuni mici și mijlocii din lume.În prezent, echipamentele de producție de hidrogen Ally Hi-Tech au fost exportate în 16 țări și regiuni precum Statele Unite, Japonia, Coreea de Sud, India, Malaezia, Filipine, Pakistan, Myanmar, Thailanda și Africa de Sud.În 2019, echipamentul integrat de producție de hidrogen din gaz natural de a treia generație al Ally Hi-Tech a fost exportat către American Plug Power Inc., care a fost proiectat și fabricat în deplină conformitate cu standardele americane, creând un precedent pentru echipamentele de producție de hidrogen din gaz natural din China pentru a să fie exportate în Statele Unite.
Figura 2. Echipamente integrate de producție și hidrogenare de hidrogen exportate de Ally Hi-Tech în Statele Unite
Construcția primului lot de stație integrată de producere și hidrogenare a hidrogenului.
Având în vedere problemele practice legate de sursele instabile și prețurile ridicate ale hidrogenului pentru energie, Ally High-Tech se angajează să promoveze aplicarea tehnologiei de producție a hidrogenului foarte integrate și să utilizeze sistemul de alimentare cu metanol matur existent, rețeaua de conducte de gaze naturale, GNC și Stații de alimentare cu GNL pentru a reconstrui și extinde stația integrată de producție și alimentare cu hidrogen.În septembrie 2021, la stația de hidrogenare Foshan gaz Nanzhuang a fost pusă în funcțiune prima stație internă de producție și hidrogenare integrată a gazelor naturale, conform contractului general al Ally Hi-Tech.
Stația este proiectată cu un set de 1000 kg/zi unitate de producere a hidrogenului de reformare a gazelor naturale și un set de 100 kg/zi unitate de producere a hidrogenului prin electroliză a apei, cu o capacitate de hidrogenare externă de 1000 kg/zi.Este o stație de hidrogenare integrată tipică „producție de hidrogen + compresie + stocare + umplere”.Acesta preia conducerea în aplicarea unui catalizator de modificare a temperaturii și a tehnologiei de co-purificare direcțională în industrie, care îmbunătățește eficiența producției de hidrogen cu 3% și reduce eficient consumul de energie al producției de hidrogen.Stația are o integrare ridicată, suprafață mică și echipamente de producție a hidrogenului foarte integrate.
Producția de hidrogen în stație reduce legăturile de transport al hidrogenului și costul stocării și transportului hidrogenului, ceea ce reduce direct costul consumului de hidrogen.Stația are rezervată o interfață externă, care poate umple remorci cu tub lung și poate servi ca stație-mamă pentru a furniza sursă de hidrogen pentru stațiile de hidrogenare din jur, formând o stație integrată sub-mamă regională de hidrogenare.În plus, această stație integrată de producție și hidrogenare a hidrogenului poate fi, de asemenea, reconstruită și extinsă pe baza sistemului de distribuție a metanolului existent, a rețelei de conducte de gaz natural și a altor facilități, precum și a benzinăriilor și a stațiilor de alimentare cu GNC și GNL, care este ușor de promovat și implementează.
Figura 3 Stația integrată de producție și hidrogenare a hidrogenului din Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Conduce în mod activ inovarea, promovarea și aplicarea în industrie, precum și schimburile și cooperarea internațională.
Ca o întreprindere cheie de înaltă tehnologie a Programului național Torch, o întreprindere demonstrativă a noii economii în provincia Sichuan și o întreprindere nouă specializată și specială în provincia Sichuan, Ally Hi-Tech conduce activ inovația în industrie și promovează schimburile și cooperarea internațională.Din 2005, Ally Hi-Tech a furnizat succesiv tehnologie și echipamente de producere a hidrogenului în marile proiecte naționale de pile de combustie 863 - stația de alimentare cu hidrogen Shanghai Anting, stația de alimentare cu hidrogen de la Beijing Olympic și stația de alimentare cu hidrogen Shanghai World Expo și a furnizat toate proiectele de stație de producție de hidrogen. a centrului de lansare spațială al Chinei cu standarde înalte.
În calitate de membru al Comitetului național de standardizare a energiei cu hidrogen, Ally Hi-Tech a participat activ la construirea unui sistem standard de energie cu hidrogen în țară și în străinătate, a condus elaborarea unui standard național pentru energia cu hidrogen și a participat la formularea a șapte standarde naționale. și un standard internațional.În același timp, Ally Hi-Tech a promovat în mod activ schimburile și cooperarea internațională, a înființat Chengchuan Technology Co., Ltd. în Japonia, a dezvoltat o nouă generație de tehnologie de producere a hidrogenului, tehnologia de cogenerare SOFC și produse conexe și a desfășurat o cooperare cu companii. în Statele Unite, Germania și Japonia în domeniul noii tehnologii de producere a hidrogenului prin electroliză a apei și tehnologiei la scară mică a amoniacului sintetic.Cu 45 de brevete din China, Statele Unite și Uniunea Europeană, Ally Hi-Tech este o întreprindere tipică bazată pe tehnologie și orientată spre export.
Sugestie de politică
Conform analizei de mai sus, bazată pe inovația tehnologiei de producere a hidrogenului, Ally Hi-Tech a făcut progrese în dezvoltarea echipamentelor de producție a hidrogenului, promovarea și aplicarea echipamentelor de producție a hidrogenului, construcția și funcționarea stației integrate de producție și alimentare cu hidrogen. , care este de mare importanță pentru inovația tehnologică independentă a Chinei în ceea ce privește energia hidrogenului și reducerea costului consumului de hidrogen energetic.Pentru a asigura și îmbunătăți furnizarea de energie cu hidrogen, pentru a accelera construirea unei rețele de aprovizionare cu energie cu hidrogen sigure, stabile și eficiente și pentru a construi un sistem diversificat de producție de hidrogen curat, cu emisii scăzute de carbon și cu costuri reduse, China trebuie să consolideze inovația tehnologică de producere a hidrogenului și dezvoltarea de produse, depășește constrângerile politicilor și reglementărilor și încurajează noi echipamente și modele cu potențial de piață să încerce mai întâi.Îmbunătățind în continuare politicile de sprijin și optimizând mediul industrial, vom ajuta industria energetică cu hidrogen din China să se dezvolte cu înaltă calitate și vom sprijini puternic transformarea ecologică a energiei.
Îmbunătățirea sistemului de politici al industriei energetice cu hidrogen.
În prezent, au fost emise „politicile de poziționare strategică și de sprijinire a industriei energetice cu hidrogen”, dar nu a fost specificată direcția de dezvoltare specifică a industriei energetice cu hidrogen.Pentru a depăși obstacolele instituționale și blocajele politice ale dezvoltării industriale, China trebuie să consolideze inovarea în politici, să formuleze norme perfecte de gestionare a energiei cu hidrogen, să clarifice procesele de management și instituțiile de gestionare a pregătirii, depozitării, transportului și umplerii și să pună în aplicare responsabilitățile departamentul responsabil de supraveghere a siguranței.Respectați modelul de aplicație demonstrativă care conduce la dezvoltarea industrială și promovați cuprinzător dezvoltarea demonstrativă diversificată a energiei hidrogenului în transport, stocare de energie, energie distribuită și așa mai departe.
Construiți un sistem de alimentare cu energie cu hidrogen în funcție de condițiile locale.
Autoritățile locale ar trebui să ia în considerare în mod cuprinzător capacitatea de aprovizionare cu energie cu hidrogen, fundația industrială și spațiul de piață din regiune, pe baza avantajelor resurselor existente și potențiale, să selecteze metode adecvate de producere a hidrogenului în funcție de condițiile locale, să realizeze construcția capacității de garantare a aprovizionării cu energie cu hidrogen. , acordă prioritate utilizării hidrogenului subprodus industrial și se concentrează pe dezvoltarea producției de hidrogen din energie regenerabilă.Încurajarea regiunilor calificate să coopereze prin mai multe canale pentru a construi un sistem local de aprovizionare cu energie cu hidrogen cu emisii scăzute de carbon, sigur, stabil și economic, pentru a satisface cererea de aprovizionare a surselor de hidrogen pe scară largă.
Creșterea inovației tehnologice a echipamentelor de producție a hidrogenului.
Concentrați-vă pe promovarea cercetării și dezvoltării, producției și aplicării industriale a echipamentelor cheie pentru purificarea hidrogenului și producția de hidrogen și construiți un sistem de tehnologie de dezvoltare de înaltă calitate pentru produsele de echipamente energetice cu hidrogen, bazându-vă pe întreprinderi avantajoase din lanțul industrial.Sprijiniți întreprinderile de top din domeniul producției de hidrogen să preia conducerea, să așezați platforme de inovare, cum ar fi centrul de inovare industrială, centrul de cercetare inginerească, centrul de inovare tehnologică și centrul de inovare în producție, abordarea problemelor cheie ale echipamentelor de producție a hidrogenului, sprijinirea „noi specializate și speciale „Întreprinderile mici și mijlocii să participe la cercetarea și dezvoltarea tehnologiilor comune ale echipamentelor de producție a hidrogenului și să cultive un număr de întreprinderi un singur campion cu o puternică capacitate independentă a tehnologiei de bază.
Consolidarea sprijinului politic pentru producția integrată de hidrogen și stațiile de hidrogenare.
Planul subliniază că pentru a explora noi modele, cum ar fi stațiile de hidrogen care integrează producția, stocarea și hidrogenarea hidrogenului în stație, trebuie să depășim constrângerile politicii privind construcția de stații integrate de la rădăcină.Introduceți legea energetică națională cât mai curând posibil pentru a determina atributul energetic al hidrogenului de la nivelul superior.Depășirea restricțiilor privind construcția de stații integrate, promovarea producției integrate de hidrogen și stații de hidrogenare și efectuarea unei demonstrații-pilot a construcției și exploatării stațiilor integrate în zonele dezvoltate economic cu resurse bogate de gaze naturale.Oferă subvenții financiare pentru construcția și exploatarea stațiilor integrate care îndeplinesc cerințele privind economia de preț și standardele de emisie de carbon, sprijină întreprinderile relevante relevante pentru a aplica pentru întreprinderile naționale „specializate și speciale noi” și îmbunătățește specificațiile tehnice de siguranță și standardele hidrogenului integrat. statii de productie si hidrogenare.
Efectuează în mod activ demonstrarea și promovarea noilor modele de afaceri.
Încurajarea inovației în modelul de afaceri sub formă de producție integrată de hidrogen în stații, stații cuprinzătoare de alimentare cu energie pentru petrol, hidrogen și electricitate și operarea coordonată a „hidrogenului, vehiculelor și stațiilor”.În zonele cu un număr mare de vehicule cu celule de combustie și o presiune ridicată asupra aprovizionării cu hidrogen, vom explora stații integrate pentru producerea hidrogenului și hidrogenarea din gaze naturale și vom încuraja zonele cu prețuri rezonabile la gaze naturale și funcționarea demonstrativă a vehiculelor cu celule de combustibil.În zonele cu resurse eoliene și hidroenergetice abundente și scenarii de aplicare a energiei cu hidrogen, construiți stații integrate de producție și hidrogenare a hidrogenului cu energie regenerabilă, extindeți treptat scara demonstrativă, formați experiență replicabilă și popularizată și accelerați reducerea carbonului și a costurilor hidrogenului energetic.
(Autor: viitoarea echipă de cercetare a industriei din Beijing Yiwei Zhiyuan Information Consulting Center)
Ora postării: 29-sept-2022
