Inovacije, popularizacija in uporaba tehnologije proizvodnje vodikove energije -- študija primera Ally Hi-Tech
Izvirna povezava:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Opomba urednika: To je članek, ki ga je prvotno objavil uradni račun Wechat: China Thinktank
Nacionalna komisija za razvoj in reforme in Nacionalna uprava za energijo Kitajske sta 23. marca skupaj izdali srednjeročni in dolgoročni načrt za razvoj industrije vodikove energije (2021–2035) (v nadaljevanju načrt), ki je opredelil energetsko atribut vodika in predlagal, da je vodikova energija sestavni del prihodnjega nacionalnega energetskega sistema in ključna usmeritev strateških novih industrij.Vozilo na gorivne celice je vodilno področje uporabe vodikove energije in preboj industrijskega razvoja na Kitajskem.
Leta 2021 je bilo na podlagi nacionalne politike predstavitev in uporabe vozil na gorivne celice zaporedno lansiranih pet mestnih aglomeracij Peking, Tianjin, Hebei, Šanghaj, Guangdong, Hebei in Henan, začela se je obsežna predstavitev in uporaba 10.000 vozil na gorivne celice. uveden, razvoj industrije vodikove energije, ki ga poganjata predstavitev in uporaba vozil na gorivne celice, pa je bil uveden v prakso.
Hkrati so bili doseženi preboji tudi pri uporabi in raziskovanju vodikove energije na področjih, ki niso v prometu, kot so jeklarska, kemična industrija in gradbeništvo.V prihodnosti bodo raznolike in več scenarijev uporabe vodikove energije prinesle veliko povpraševanje po vodiku.Po napovedih China Hydrogen Energy Alliance bo do leta 2030 kitajsko povpraševanje po vodiku doseglo 35 milijonov ton, energija vodika pa bo predstavljala vsaj 5 % kitajskega terminalnega energetskega sistema;Do leta 2050 bo povpraševanje po vodiku blizu 60 milijonov ton, vodikova energija predstavlja več kot 10 % kitajskega terminalnega energetskega sistema, letna vrednost proizvodnje industrijske verige pa bo dosegla 12 trilijonov juanov.
Z vidika industrijskega razvoja je kitajska industrija vodikove energije še vedno v zgodnji fazi razvoja.V procesu uporabe, predstavitve in promocije vodikove energije so bili nezadostna ponudba in visoki stroški vodika za energijo vedno težavna težava, ki omejuje razvoj kitajske industrije vodikove energije.Kot osrednja povezava dobave vodika so težave z visoko tovarniško ceno ter visokimi stroški skladiščenja in transporta vodika za vozila še vedno pomembne.
Zato mora Kitajska nujno pospešiti inovacije, popularizacijo in uporabo poceni tehnologije proizvodnje vodika, izboljšati ekonomičnost predstavitvene uporabe z znižanjem stroškov oskrbe z vodikovo energijo, podpreti obsežno predstavitveno uporabo vozil na gorivne celice in nato spodbuditi razvoj celotne industrije vodikove energije.
Visoka cena vodika je pomemben problem v razvoju kitajske industrije vodikove energije
Kitajska je velika država, ki proizvaja vodik.Proizvodnja vodika je razširjena v petrokemični, kemični, koksarni in drugih industrijah.Večina proizvedenega vodika se uporablja kot vmesni produkt za rafiniranje nafte, sintetični amoniak, metanol in drugi kemični proizvodi.Po statističnih podatkih China Hydrogen Energy Alliance je trenutna proizvodnja vodika na Kitajskem približno 33 milijonov ton, predvsem iz premoga, zemeljskega plina in druge fosilne energije ter čiščenja industrijskih stranskih plinov.Med njimi je proizvodnja vodika iz premoga 21,34 milijona ton, kar predstavlja 63,5 %.Sledita industrijski stranski produkt vodika in proizvodnja vodika iz zemeljskega plina s proizvodnjo 7,08 milijona ton oziroma 4,6 milijona ton.Proizvodnja vodika z elektrolizo vode je relativno majhna, okoli 500000 ton.
Čeprav je proces industrijske proizvodnje vodika zrel, industrijska veriga zaključena in nakup razmeroma ugoden, se oskrba z energetskim vodikom še vedno sooča z velikimi izzivi.Višji stroški surovin in prevozni stroški proizvodnje vodika vodijo do višje cene dobave vodika na terminalih.Za uresničitev obsežne popularizacije in uporabe tehnologije vodikove energije je ključnega pomena prebiti ozko grlo visokih stroškov pridobivanja vodika in stroškov transporta.Med obstoječimi metodami proizvodnje vodika so stroški proizvodnje vodika iz premoga nizki, vendar je raven emisij ogljika visoka.Stroški porabe energije za proizvodnjo vodika z vodno elektrolizo v velikih industrijah so visoki.
Tudi pri nizki porabi električne energije je strošek proizvodnje vodika več kot 20 juanov / kg.Nizka cena in nizka raven emisij ogljika pri proizvodnji vodika z opustitvijo obnovljivih virov energije je pomembna usmeritev za pridobivanje vodika v prihodnosti.Trenutno je tehnologija postopoma zrela, vendar je lokacija pridobitve razmeroma oddaljena, stroški prevoza so zelo visoki in ni scenarija promocije in uporabe.Z vidika sestave stroškov vodika je 30 ~ 45 % cene energetskega vodika strošek prevoza in polnjenja vodika.Obstoječa tehnologija transporta vodika, ki temelji na visokotlačnem plinskem vodiku, ima manjšo količino prevoza z enim vozilom, slabo ekonomsko vrednost prevoza na dolge razdalje, tehnologije skladiščenja in transporta v trdnem stanju ter tekočega vodika pa niso zrele.Zunanje izvajanje plinskega vodika v bencinskih postajah za vodik je še vedno glavni način.
V trenutni specifikaciji upravljanja je vodik še vedno naveden kot upravljanje z nevarnimi kemikalijami.V park kemične industrije mora vstopiti obsežna industrijska proizvodnja vodika.Proizvodnja vodika v velikem obsegu ne ustreza povpraševanju po vodiku za decentralizirana vozila, kar povzroča visoke cene vodika.Za preboj je nujno potrebna visoko integrirana tehnologija proizvodnje vodika in oskrbe z gorivom.Raven cen proizvodnje vodika iz zemeljskega plina je razumna, kar lahko zagotovi obsežno in stabilno dobavo.Zato je na območjih z razmeroma velikimi količinami zemeljskega plina integrirana postaja za proizvodnjo vodika in oskrba z gorivom, ki temelji na zemeljskem plinu, izvedljiva možnost oskrbe z vodikom in realistična pot za spodbujanje oskrbe z vodikom za zmanjšanje stroškov in rešitev težavnega problema oskrbe z gorivom v nekaterih državah. področja.Trenutno je na svetu približno 237 integriranih postaj za proizvodnjo vodika, nameščenih na drsnik, kar predstavlja približno 1/3 celotnega števila tujih postaj za oskrbo z vodikom.Med njimi Japonska, Evropa, Severna Amerika in druge regije široko uporabljajo način delovanja integrirane proizvodnje vodika in postaje za oskrbo z gorivom v postaji.Kar zadeva domače razmere, so Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou in drugi kraji začeli raziskovati pilotno gradnjo in delovanje integrirane proizvodnje vodika in postaj za oskrbo z gorivom.Lahko se predvideva, da bo po preboju politik in predpisov o upravljanju vodika in proizvodnji vodika integrirana postaja za proizvodnjo vodika in oskrba z gorivom realna izbira za komercialno delovanje postaje za oskrbo z vodikom.
Izkušnje pri inovacijah, popularizaciji in uporabi tehnologije za proizvodnjo vodika Ally Hi-Tech
Kot vodilno podjetje na področju proizvodnje vodika na Kitajskem se Ally Hi-Tech od svoje ustanovitve že več kot 20 let osredotoča na raziskave in razvoj novih energetskih rešitev in naprednih tehnologij za proizvodnjo vodika.Na področjih male tehnologije za proizvodnjo vodika iz zemeljskega plina, tehnologije za proizvodnjo vodika s katalitsko oksidacijo metanola, tehnologije za proizvodnjo vodika z visokotemperaturno elektrolizo vode, tehnologije za proizvodnjo vodika z razgradnjo amoniaka, tehnologije za sintetični amoniak v majhnem obsegu, velikega monomernega pretvornika metanola, integrirane proizvodnje vodika in hidrogenacijski sistem, tehnologija za usmerjeno čiščenje vodika v vozilu, so bili doseženi številni preboji na vrhunskih tehničnih področjih, kot so navedena zgoraj.
Še naprej spodbujati tehnološke inovacije v proizvodnji vodika.
Ally Hi-Tech vedno jemlje proizvodnjo vodika kot jedro svojega poslovanja in še naprej izvaja tehnološke inovacije v proizvodnji vodika, kot so pretvorba metanola, reformiranje zemeljskega plina in PSA usmerjeno čiščenje vodika.Med njimi ima en komplet opreme za proizvodnjo vodika za pretvorbo metanola, ki jo je neodvisno razvilo in oblikovalo podjetje, zmogljivost proizvodnje vodika 20000 Nm³/h.Najvišji tlak doseže 3,3Mpa in doseže mednarodno napredno raven, s prednostmi nizke porabe energije, varnosti in zanesljivosti, preprostega postopka, brez nadzora in tako naprej;Podjetje je naredilo preboj v tehnologiji pridobivanja vodika z reformingom zemeljskega plina (metoda SMR).
Sprejeta je tehnologija reformiranja izmenjave toplote in zmogljivost proizvodnje vodika enega kompleta opreme je do 30000 Nm³/h.Največji tlak lahko doseže 3,0 MPa, naložbeni stroški se močno zmanjšajo, poraba energije zemeljskega plina pa se zmanjša za 33%;Kar zadeva tehnologijo usmerjenega čiščenja vodika z adsorpcijo z nihanjem tlaka (PSA), je podjetje razvilo različne kompletne sklope tehnologij za čiščenje vodika, proizvodna zmogljivost enega kompleta opreme za vodik pa je 100000 Nm³/h.Največji tlak je 5,0 MPa.Ima značilnosti visoke stopnje avtomatizacije, enostavno upravljanje, dobro okolje in dolgo življenjsko dobo.Široko se uporablja na področju industrijskega ločevanja plinov.
Slika 1: Nabor proizvodne opreme H2 podjetja Ally Hi-Tech
Pozornost namenjena razvoju in promociji vodikovih energetskih serij izdelkov.
Med izvajanjem inovacij v tehnologiji proizvodnje vodika in razvojem izdelkov Ally Hi-Tech posveča pozornost širjenju razvoja izdelkov na področju nadaljnjih vodikovih gorivnih celic, dejavno spodbuja raziskave in razvoj ter uporabo katalizatorjev, adsorbentov, regulacijskih ventilov, modularnega majhnega vodika proizvodno opremo in sistem napajanja z dolgo življenjsko dobo gorivnih celic ter močno spodbuja tehnologijo in opremo integrirane proizvodnje vodika in postaje za hidrogeniranje.Kar zadeva promocijo izdelkov, je strokovna kvalifikacija inženirskega oblikovanja Ally Hi-Tech celovita.Predan je zagotavljanju izdelkov in storitev za rešitev vodikove energije na enem mestu, uporaba na trgu izdelkov pa se hitro spodbuja.
Pri uporabi opreme za proizvodnjo vodika so bili narejeni preboji.
Trenutno je Ally Hi-Tech izdelal več kot 620 sklopov opreme za proizvodnjo vodika in čiščenje vodika.Med njimi je Ally Hi-Tech promoviral več kot 300 kompletov opreme za proizvodnjo vodika iz metanola, več kot 100 kompletov opreme za proizvodnjo vodika iz zemeljskega plina in več kot 130 kompletov opreme za velike projekte PSA ter se lotil številnih projektov za proizvodnjo vodika nacionalne teme.
Ally Hi-Tech je sodeloval z znanimi podjetji doma in v tujini, kot so Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP in tako naprej.Je eden od celovitih ponudnikov storitev opreme z največjo ponudbo na področju male in srednje velike opreme za proizvodnjo vodika na svetu.Trenutno je bila oprema za proizvodnjo vodika Ally Hi-Tech izvožena v 16 držav in regij, kot so Združene države, Japonska, Južna Koreja, Indija, Malezija, Filipini, Pakistan, Mjanmar, Tajska in Južna Afrika.Leta 2019 je bila tretja generacija integrirane opreme za proizvodnjo vodika iz zemeljskega plina Ally Hi-Tech izvožena v American Plug Power Inc., ki je bila zasnovana in izdelana v celoti v skladu z ameriškimi standardi, kar je ustvarilo precedens za kitajsko opremo za proizvodnjo vodika iz zemeljskega plina. izvoziti v Združene države Amerike.
Slika 2. Integrirana oprema za proizvodnjo vodika in hidrogeniranje, ki jo Ally Hi-Tech izvozi v Združene države
Izgradnja prve serije integrirane postaje za proizvodnjo vodika in hidrogeniranje.
Glede na praktične težave nestabilnih virov in visokih cen vodika za energijo se Ally High-Tech zavzema za spodbujanje uporabe visoko integrirane tehnologije za proizvodnjo vodika in uporabo obstoječega zrelega sistema oskrbe z metanolom, omrežja plinovodov za zemeljski plin, CNG in Polnilne postaje za utekočinjeni zemeljski plin za rekonstrukcijo in razširitev integrirane polnilne postaje za proizvodnjo vodika.Septembra 2021 je prva domača integrirana postaja za proizvodnjo vodika in hidrogeniranje zemeljskega plina v skladu s splošno pogodbo Ally Hi-Tech začela delovati na hidrogenacijski postaji Foshan gas Nanzhuang.
Postaja je zasnovana z enim sklopom 1000 kg / dan enote za proizvodnjo vodika za reformiranje zemeljskega plina in enim kompletom 100 kg / dan enote za proizvodnjo vodika z elektrolizo vode, z zunanjo zmogljivostjo hidrogeniranja 1000 kg / dan.Gre za tipično integrirano hidrogenacijsko postajo "proizvodnja vodika + stiskanje + shranjevanje + polnjenje".Prevzema vodilno vlogo pri uporabi okolju prijaznega katalizatorja široke temperaturne spremembe in tehnologije usmerjenega sočiščenja v industriji, ki izboljša učinkovitost proizvodnje vodika za 3 % in učinkovito zmanjša porabo energije pri proizvodnji vodika.Postaja ima visoko integracijo, majhno površino in visoko integrirano opremo za proizvodnjo vodika.
Proizvodnja vodika v postaji zmanjša transportne povezave vodika ter stroške skladiščenja in transporta vodika, kar neposredno zmanjša stroške porabe vodika.Postaja ima rezerviran zunanji vmesnik, ki lahko napolni dolge prikolice za cevi in služi kot matična postaja za zagotavljanje vira vodika za okoliške hidrogenacijske postaje, ki tvori regionalno hidrogenacijsko podmatersko integrirano postajo.Poleg tega je mogoče to integrirano postajo za proizvodnjo vodika in hidrogeniranje tudi rekonstruirati in razširiti na podlagi obstoječega distribucijskega sistema metanola, plinovodnega omrežja in drugih objektov ter bencinskih črpalk in bencinskih postaj CNG & LNG, kar je enostavno promovirati in izvajati.
Slika 3 Integrirana postaja za proizvodnjo vodika in hidrogeniranje v Nanzhuangu, Foshan, Guangdong
Aktivno vodi industrijske inovacije, promocijo in uporabo ter mednarodne izmenjave in sodelovanje.
Kot ključno visokotehnološko podjetje nacionalnega programa Torch, predstavitveno podjetje novega gospodarstva v provinci Sečuan ter specializirano in posebno novo podjetje v provinci Sečuan, Ally Hi-Tech dejavno vodi inovacije v industriji ter spodbuja mednarodne izmenjave in sodelovanje.Od leta 2005 Ally Hi-Tech zaporedno zagotavlja tehnologijo in opremo za proizvodnjo vodika v velikih nacionalnih projektih gorivnih celic 863 - bencinska postaja za vodik Shanghai Anting, bencinska postaja za vodik v Pekingu in bencinska postaja za vodik v Shanghai World Expo ter zagotavlja vse projekte postaj za proizvodnjo vodika. kitajskega vesoljskega izstrelitvenega centra z visokimi standardi.
Kot član nacionalnega odbora za standardizacijo vodikove energije je Ally Hi-Tech aktivno sodeloval pri izgradnji sistema standardov za vodikovo energijo doma in v tujini, vodil je pripravo enega nacionalnega standarda za vodikovo energijo in sodeloval pri oblikovanju sedmih nacionalnih standardov. in en mednarodni standard.Hkrati je Ally Hi-Tech aktivno spodbujal mednarodne izmenjave in sodelovanje, ustanovil Chengchuan Technology Co., Ltd. na Japonskem, razvil novo generacijo tehnologije za proizvodnjo vodika, tehnologijo soproizvodnje SOFC in sorodnih izdelkov ter izpeljal sodelovanje s podjetji v ZDA, Nemčiji in na Japonskem na področju nove tehnologije proizvodnje vodika z elektrolizo vode in tehnologije sintetičnega amoniaka v malem obsegu.S 45 patenti iz Kitajske, Združenih držav in Evropske unije je Ally Hi-Tech tipično tehnološko in izvozno usmerjeno podjetje.
Predlog politike
Glede na zgornjo analizo, ki temelji na inovacijah tehnologije proizvodnje vodika, je Ally Hi-Tech dosegel preboje pri razvoju opreme za proizvodnjo vodika, promociji in uporabi opreme za proizvodnjo vodika, izgradnji in delovanju integrirane proizvodnje vodika in črpalke za gorivo. , kar je velikega pomena za kitajsko neodvisno tehnološko inovacijo vodikove energije in zmanjšanje stroškov porabe energije vodika.Da bi zagotovila in izboljšala oskrbo z vodikovo energijo, pospešila gradnjo varnega, stabilnega in učinkovitega omrežja za oskrbo z vodikovo energijo ter zgradila čist, nizkoogljičen in poceni raznovrsten proizvodni sistem vodika, mora Kitajska okrepiti tehnološke inovacije za proizvodnjo vodika in razvoj izdelkov, prebiti omejitve politik in predpisov ter spodbuditi novo opremo in modele s tržnim potencialom, da jih preizkusite prvi.Z nadaljnjim izboljšanjem podpornih politik in optimizacijo industrijskega okolja bomo pomagali kitajski industriji vodikove energije pri razvoju z visoko kakovostjo in močno podpirali zeleno preobrazbo energije.
Izboljšati sistem politik industrije vodikove energije.
Trenutno so bili izdani "strateški položaj in podporne politike industrije vodikove energije", vendar posebna razvojna smer industrije vodikove energije ni bila določena.Da bi odpravila institucionalne ovire in politična ozka grla industrijskega razvoja, mora Kitajska okrepiti politične inovacije, oblikovati popolne norme upravljanja vodikove energije, razjasniti procese upravljanja in upravljavske institucije priprave, skladiščenja, transporta in polnjenja ter izvajati odgovornosti odgovorna služba varnostnega nadzora.Držite se modela predstavitvene aplikacije, ki spodbuja industrijski razvoj, in celovito spodbujajte raznovrsten predstavitveni razvoj vodikove energije v transportu, shranjevanju energije, porazdeljeni energiji itd.
Zgradite sistem oskrbe z vodikovo energijo glede na lokalne razmere.
Lokalne oblasti bi morale celovito pretehtati zmogljivost oskrbe z vodikovo energijo, industrijsko osnovo in tržni prostor v regiji na podlagi prednosti obstoječih in potencialnih virov, izbrati ustrezne metode proizvodnje vodika glede na lokalne razmere, izvesti izgradnjo jamstvene zmogljivosti oskrbe z vodikovo energijo , dati prednost uporabi industrijskega stranskega vodika in se osredotočiti na razvoj proizvodnje vodika iz obnovljivih virov energije.Spodbudite kvalificirane regije, da sodelujejo prek več kanalov za izgradnjo nizkoogljičnega, varnega, stabilnega in ekonomičnega lokalnega sistema oskrbe z vodikovo energijo, da bi zadovoljili povpraševanje po dobavi obsežnih virov vodika.
Povečati tehnološke inovacije opreme za proizvodnjo vodika.
Osredotočite se na spodbujanje raziskav in razvoja, proizvodnje in industrijske uporabe ključne opreme za čiščenje vodika in proizvodnjo vodika ter zgradite visokokakovosten razvojni tehnološki sistem za izdelke opreme za vodikovo energijo z zanašanjem na ugodna podjetja v industrijski verigi.Podprite vodilna podjetja na področju proizvodnje vodika, da prevzamejo vodilno vlogo, postavite inovacijske platforme, kot so industrijsko inovacijsko središče, inženirsko raziskovalno središče, tehnološko inovacijsko središče in proizvodno inovacijsko središče, spopadite se s ključnimi problemi opreme za proizvodnjo vodika, podprite "specializirane in posebne nove "mala in srednje velika podjetja, da sodelujejo pri raziskavah in razvoju skupnih tehnologij opreme za proizvodnjo vodika ter gojijo številna podjetja z enim samim prvakom z močno neodvisno sposobnostjo osnovne tehnologije.
Okrepiti politično podporo za integrirano proizvodnjo vodika in postaje za hidrogeniranje.
Načrt poudarja, da moramo za raziskovanje novih modelov, kot so vodikove postaje, ki združujejo proizvodnjo vodika, shranjevanje in hidrogeniranje v postaji, prebiti politične omejitve pri gradnji integriranih postaj iz korena.Čim prej uvedite nacionalno energetsko zakonodajo za določitev energetskega atributa vodika z zgornje ravni.Prebiti omejitve pri gradnji integriranih postaj, spodbujati integrirano proizvodnjo vodika in hidrogenacijske postaje ter izvesti pilotni prikaz izgradnje in delovanja integriranih postaj na gospodarsko razvitih območjih z bogatimi viri zemeljskega plina.Zagotovite finančne subvencije za gradnjo in delovanje integriranih postaj, ki izpolnjujejo zahteve glede cenovne ekonomije in standardov emisij ogljika, podprite ustrezna vodilna podjetja, da se prijavijo za nacionalna "specializirana in posebna nova" podjetja, ter izboljšajte varnostne tehnične specifikacije in standarde integriranega vodika proizvodne in hidrogenacijske postaje.
Aktivno izvajati predstavitev in promocijo novih poslovnih modelov.
Spodbujati inovacije poslovnih modelov v obliki integrirane proizvodnje vodika v postajah, celovitih postaj za oskrbo z energijo za nafto, vodik in elektriko ter usklajenega delovanja »vodika, vozil in postaj«.Na območjih z velikim številom vozil na gorivne celice in visokim pritiskom na oskrbo z vodikom bomo raziskovali integrirane postaje za proizvodnjo vodika in hidrogenacijo iz zemeljskega plina ter spodbujali območja z razumnimi cenami zemeljskega plina in predstavitvenim delovanjem vozil na gorivne celice.Na območjih z bogatimi viri vetrne in hidroelektrarne ter scenariji uporabe vodikove energije zgradite integrirano proizvodnjo vodika in postaje za hidrogeniranje z obnovljivo energijo, postopoma razširite obseg predstavitve, oblikujte ponovljivo in popularizirano izkušnjo ter pospešite zmanjšanje emisij ogljika in stroškov energije vodika.
(Avtor: skupina za raziskave prihodnje industrije informacijskega svetovalnega centra Beijing Yiwei Zhiyuan)
Čas objave: 29. septembra 2022
