Inovace, popularizace a aplikace technologie výroby vodíkové energie -- případová studie Ally Hi-Tech
Původní odkaz:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Poznámka redakce: Toto je článek původně publikovaný oficiálním účtem Wechat: China Thinktank
Dne 23. března Národní rozvojová a reformní komise a Národní energetická správa Číny společně vydaly střednědobý a dlouhodobý plán rozvoje průmyslu vodíkové energetiky (2021-2035) (dále jen plán), který definoval atribut vodíku a navrhl, že vodíková energie je nedílnou součástí budoucího národního energetického systému a klíčovým směrem strategických nových průmyslových odvětví.Vozidlo s palivovými články je přední oblastí aplikací vodíkové energie a průlomem v průmyslovém rozvoji v Číně.
V roce 2021 bylo na základě národní politiky demonstrací a aplikací vozidel s palivovými články postupně spuštěno pět městských aglomerací Peking, Tchien-ťin, Che-pej, Šanghaj, Kuang-tung, Che-pej a Che-nan a začala rozsáhlá demonstrace a aplikace 10 000 vozidel s palivovými články. a rozvoj vodíkového energetického průmyslu poháněný demonstrací a aplikací vozidel s palivovými články byl uveden do praxe.
Současně byly také učiněny průlomy v aplikaci a průzkumu vodíkové energie v netransportních oborech, jako je ocelářství, chemický průmysl a stavebnictví.V budoucnu přinesou diverzifikované aplikace vodíkové energie s mnoha scénáři velkou poptávku po vodíku.Podle předpovědi China Hydrogen Energy Alliance do roku 2030 dosáhne čínská poptávka po vodíku 35 milionů tun a vodíková energie bude tvořit nejméně 5 % čínského terminálního energetického systému;Do roku 2050 se poptávka po vodíku bude blížit 60 milionům tun, vodíková energie představuje více než 10 % čínského terminálního energetického systému a roční hodnota produkce průmyslového řetězce dosáhne 12 bilionů juanů.
Z hlediska průmyslového rozvoje je čínský vodíkový energetický průmysl stále v rané fázi vývoje.V procesu aplikace vodíkové energie, demonstrace a propagace byly nedostatečné dodávky a vysoké náklady na vodík pro energii vždy obtížným problémem, který omezoval rozvoj čínského vodíkového energetického průmyslu.Jako hlavní článek dodávek vodíku jsou stále prominentní problémy s vysokou cenou ze závodu a vysokými náklady na skladování a přepravu vodíku pro vozidla.
Čína proto naléhavě potřebuje urychlit inovace, popularizaci a aplikaci levné technologie výroby vodíku, zlepšit ekonomiku demonstračních aplikací snížením nákladů na dodávky vodíkové energie, podpořit rozsáhlé demonstrační aplikace vozidel s palivovými články a pak řídit rozvoj celého vodíkového energetického průmyslu.
Vysoká cena vodíku je hlavním problémem rozvoje čínského vodíkového energetického průmyslu
Čína je velká země vyrábějící vodík.Výroba vodíku je distribuována v petrochemickém, chemickém, koksárenském a jiném průmyslu.Většina vyrobeného vodíku se používá jako meziprodukty pro rafinaci ropy, syntetického čpavku, metanolu a dalších chemických produktů.Podle statistik China Hydrogen Energy Alliance je současná produkce vodíku v Číně asi 33 milionů tun, především z uhlí, zemního plynu a další fosilní energie a čištění plynů z průmyslových vedlejších produktů.Mezi nimi je produkce vodíku z uhlí 21,34 mil. tun, což představuje 63,5 %.Následuje průmyslová produkce vodíku a vodíku ze zemního plynu s výkonem 7,08 mil. tun, resp. 4,6 mil. tun.Výroba vodíku elektrolýzou vody je relativně malá, asi 500 000 tun.
Přestože je proces průmyslové výroby vodíku vyspělý, průmyslový řetězec je dokončen a akvizice je relativně pohodlná, dodávky energetického vodíku stále čelí velkým výzvám.Vyšší náklady na suroviny a přepravní náklady na výrobu vodíku vedou k vyšší ceně koncových dodávek vodíku.Aby bylo možné realizovat rozsáhlou popularizaci a aplikaci technologie vodíkové energie, klíčem je prolomit úzké hrdlo vysokých pořizovacích nákladů na vodík a nákladů na dopravu.Ze stávajících metod výroby vodíku jsou náklady na výrobu vodíku z uhlí nízké, ale úroveň emisí uhlíku je vysoká.Náklady na spotřebu energie při výrobě vodíku elektrolýzou vody ve velkých průmyslových odvětvích jsou vysoké.
I při nízké elektřině jsou náklady na výrobu vodíku více než 20 juanů / kg.Nízká cena a nízká úroveň emisí uhlíku při výrobě vodíku v důsledku opuštění energie z obnovitelných zdrojů je důležitým směrem pro získávání vodíku v budoucnosti.V současné době je technologie postupně vyspělá, ale místo akvizice je relativně vzdálené, náklady na dopravu jsou velmi vysoké a neexistuje žádný scénář propagace a aplikace.Z hlediska složení nákladů na vodík tvoří 30 ~ 45 % ceny vodíku energie náklady na dopravu a plnění vodíku.Stávající technologie přepravy vodíku založená na vysokotlakém plynném vodíku má menší objem přepravy jedním vozidlem, nízkou ekonomickou hodnotu přepravy na dlouhé vzdálenosti a technologie skladování a přepravy v pevné fázi a kapalný vodík nejsou vyspělé.Outsourcing plynového vodíku ve vodíkových čerpacích stanicích je stále hlavní cestou.
V současné specifikaci řízení je vodík stále uveden jako nakládání s nebezpečnými chemikáliemi.Velká průmyslová výroba vodíku musí vstoupit do parku chemického průmyslu.Velká výroba vodíku neodpovídá poptávce po vodíku pro decentralizovaná vozidla, což má za následek vysoké ceny vodíku.K dosažení průlomu je naléhavě zapotřebí vysoce integrovaná technologie výroby vodíku a doplňování paliva.Cenová hladina výroby vodíku ze zemního plynu je přiměřená, což umožňuje realizovat rozsáhlé a stabilní dodávky.V oblastech s relativně hojným výskytem zemního plynu je proto integrovaná výroba vodíku a čerpací stanice na bázi zemního plynu proveditelnou možností dodávek vodíku a reálnou cestou k podpoře vodíkové čerpací stanice s cílem snížit náklady a vyřešit obtížný problém doplňování paliva v některých zemích. oblasti.V současné době je na světě asi 237 stanic integrované výroby vodíku namontovaných na smyku, což představuje asi 1/3 z celkového počtu zahraničních čerpacích stanic na vodík.Mezi nimi Japonsko, Evropa, Severní Amerika a další regiony široce přijímají provozní režim integrované výroby vodíku a čerpací stanice ve stanici.Pokud jde o domácí situaci, Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou a další místa začala zkoumat pilotní výstavbu a provoz integrovaných stanic na výrobu vodíku a čerpacích stanic.Lze předvídat, že po průlomu politiky a předpisů v oblasti řízení vodíku a výroby vodíku bude integrovaná stanice na výrobu a doplňování vodíku reálnou volbou pro komerční provoz vodíkové čerpací stanice.
Zkušenosti s inovacemi, popularizací a aplikací technologie výroby vodíku Ally Hi-Tech
Jako přední podnik v oblasti výroby vodíku v Číně se Ally Hi-Tech od svého založení již více než 20 let zaměřuje na výzkum a vývoj nových energetických řešení a pokročilých technologií výroby vodíku.V oborech technologie malosériové výroby vodíku ze zemního plynu, technologie výroby vodíku s katalytickou oxidací, technologie výroby vodíku vysokoteplotní elektrolýzou vody, technologie výroby vodíku rozkladem čpavku, technologie syntetického čpavku v malém měřítku, velký konvertor monomeru na methanol, integrovaná výroba vodíku a hydrogenační systém, technologie směrového čištění vodíku vozidel, bylo učiněno mnoho průlomů v nejmodernějších technických oborech, jak jsou uvedeny výše.
Pokračovat v podpoře technologických inovací ve výrobě vodíku.
Ally Hi-Tech vždy bere výrobu vodíku jako jádro svého podnikání a pokračuje v provádění technologických inovací ve výrobě vodíku, jako je konverze metanolu, reformování zemního plynu a PSA směrové čištění vodíku.Mezi nimi jediná sada zařízení na výrobu vodíku pro konverzi metanolu nezávisle vyvinutá a navržená společností má kapacitu výroby vodíku 20 000 Nm³/h.Maximální tlak dosahuje 3,3 MPa, čímž dosahuje mezinárodní pokročilé úrovně, s výhodami nízké spotřeby energie, bezpečnosti a spolehlivosti, jednoduchého procesu, bez obsluhy atd.;Společnost učinila průlom v technologii výroby vodíku reformováním zemního plynu (metoda SMR).
Byla přijata technologie reformování výměny tepla a kapacita výroby vodíku jedné sady zařízení je až 30 000 Nm ³/h.Maximální tlak může dosáhnout 3,0 MPa, investiční náklady jsou výrazně sníženy a spotřeba energie zemního plynu je snížena o 33%;Pokud jde o technologii směrového čištění vodíku s adsorpcí při kolísání tlaku (PSA), společnost vyvinula řadu kompletních sad technologií čištění vodíku a kapacita výroby vodíku jedné sady zařízení je 100 000 Nm³/h.Maximální tlak je 5,0 MPa.Má vlastnosti vysokého stupně automatizace, jednoduchého ovládání, dobrého prostředí a dlouhé životnosti.Je široce používán v oblasti separace průmyslových plynů.
Obrázek 1: Sada výrobního zařízení H2 od Ally Hi-Tech
Pozornost věnovaná vývoji a propagaci produktů vodíkové energetické řady.
Při provádění inovace technologie výroby vodíku a vývoje produktů věnuje Ally Hi-Tech pozornost rozšiřování vývoje produktů v oblasti navazujících vodíkových palivových článků, aktivně podporuje výzkum a vývoj a aplikaci katalyzátorů, adsorbentů, regulačních ventilů, modulárních malých vodíkových článků. výrobní zařízení a systém napájení palivovými články s dlouhou životností a důrazně propaguje technologii a vybavení integrované stanice na výrobu a hydrogenaci vodíku.Z hlediska propagace produktů je odborná kvalifikace Ally Hi-Tech engineering design komplexní.Zavázala se poskytovat produkty a služby pro řešení vodíkové energie na jednom místě a aplikace na trhu produktů je rychle propagována.
Byl učiněn průlom v aplikaci zařízení na výrobu vodíku.
V současné době Ally Hi-Tech vyrobilo více než 620 sad zařízení na výrobu a čištění vodíku.Mezi nimi Ally Hi-Tech podpořila více než 300 sad zařízení na výrobu vodíku v metanolu, více než 100 sad zařízení na výrobu vodíku zemního plynu a více než 130 sad zařízení pro velké projekty PSA a provedla řadu projektů na výrobu vodíku. národní témata.
Ally Hi-Tech spolupracovala se známými společnostmi doma i v zahraničí, jako jsou Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP a tak dále.Je jedním z kompletních souborů poskytovatelů služeb zařízení s největší nabídkou v oblasti malých a středních zařízení na výrobu vodíku na světě.V současnosti bylo zařízení na výrobu vodíku Ally Hi-Tech vyvezeno do 16 zemí a regionů, jako jsou Spojené státy americké, Japonsko, Jižní Korea, Indie, Malajsie, Filipíny, Pákistán, Myanmar, Thajsko a Jižní Afrika.V roce 2019 byla třetí generace integrovaného zařízení na výrobu vodíku na zemní plyn společnosti Ally Hi-Tech exportována do společnosti American Plug Power Inc., která byla navržena a vyrobena v plném souladu s americkými standardy, což vytvořilo precedens pro čínské zařízení na výrobu vodíku na zemní plyn. exportovat do Spojených států.
Obrázek 2. Integrované zařízení pro výrobu vodíku a hydrogenaci exportované společností Ally Hi-Tech do Spojených států
Výstavba první šarže integrované stanice na výrobu a hydrogenaci vodíku.
S ohledem na praktické problémy nestabilních zdrojů a vysokých cen vodíku pro energii se Ally High-Tech zavázala podporovat aplikaci vysoce integrované technologie výroby vodíku a využívat stávající vyspělý systém dodávek metanolu, síť plynovodů, CNG a LNG čerpací stanice rekonstruovat a rozšířit integrovanou vodíkovou výrobu a čerpací stanici.V září 2021 byla na hydrogenační stanici Foshan gas Nanzhuang uvedena do provozu první domácí integrovaná stanice na výrobu a hydrogenaci vodíku zemního plynu v rámci generální smlouvy Ally Hi-Tech.
Stanice je navržena s jednou sadou 1000 kg / den reformovací vodíkové jednotky na výrobu zemního plynu a jednou sadou 100 kg / den vodní elektrolýzou vodíkové výrobní jednotky s externí hydrogenační kapacitou 1 000 kg / den.Jedná se o typickou integrovanou hydrogenační stanici „výroba vodíku + komprese + skladování + plnění“.Zaujímá vedoucí postavení v používání ekologického katalyzátoru široké změny teploty a technologie směrového kočištění v průmyslu, což zlepšuje účinnost výroby vodíku o 3 % a účinně snižuje spotřebu energie při výrobě vodíku.Stanice má vysokou integraci, malou podlahovou plochu a vysoce integrované zařízení na výrobu vodíku.
Výroba vodíku ve stanici snižuje dopravní spojení vodíku a náklady na skladování a přepravu vodíku, což přímo snižuje náklady na spotřebu vodíku.Stanice má vyhrazeno externí rozhraní, které může plnit dlouhé tubusové návěsy a sloužit jako mateřská stanice pro zajištění zdroje vodíku pro okolní hydrogenační stanice, tvořící regionální hydrogenační podružnou mateřskou integrovanou stanici.Kromě toho lze tuto integrovanou stanici na výrobu a hydrogenaci vodíku také rekonstruovat a rozšířit na základě stávajícího systému rozvodu metanolu, sítě plynovodů a dalších zařízení, jakož i čerpacích stanic a čerpacích stanic CNG & LNG, což lze snadno propagovat a nářadí.
Obrázek 3 Integrovaná stanice na výrobu a hydrogenaci vodíku v Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Aktivně vede průmyslové inovace, propagaci a aplikace a mezinárodní výměny a spolupráci.
Jako klíčový high-tech podnik národního programu Torch, nový podnik pro ukázku ekonomiky v provincii Sichuan a specializovaný a speciální nový podnik v provincii Sichuan, Ally Hi-Tech aktivně vede průmyslové inovace a podporuje mezinárodní výměny a spolupráci.Od roku 2005 Ally Hi-Tech postupně poskytuje technologii a zařízení na výrobu vodíku v hlavních národních 863 projektech palivových článků – vodíkové čerpací stanici Shanghai Anting, čerpací stanici vodíku na olympijských hrách v Pekingu a čerpací stanici vodíku Shanghai World Expo a zajišťovala všechny projekty stanic na výrobu vodíku. čínského vesmírného centra s vysokými standardy.
Jako člen národního výboru pro standardizaci vodíkové energie se Ally Hi-Tech aktivně podílela na budování systému standardů pro vodíkovou energii doma i v zahraničí, vedla návrh jednoho národního standardu pro vodíkovou energii a podílela se na formulaci sedmi národních standardů. a jeden mezinárodní standard.Ally Hi-Tech zároveň aktivně podporovala mezinárodní výměny a spolupráci, založila společnost Chengchuan Technology Co., Ltd. v Japonsku, vyvinula novou generaci technologie výroby vodíku, kogenerační technologii SOFC a související produkty a prováděla spolupráci se společnostmi ve Spojených státech, Německu a Japonsku v oblasti nové technologie výroby vodíku elektrolýzou vody a technologie syntetického amoniaku v malém měřítku.Se 45 patenty z Číny, Spojených států a Evropské unie je Ally Hi-Tech typickým technologicky založeným a exportně orientovaným podnikem.
Návrh zásad
Podle výše uvedené analýzy, na základě inovace technologie výroby vodíku, Ally Hi-Tech učinila průlom ve vývoji zařízení na výrobu vodíku, propagaci a aplikaci zařízení na výrobu vodíku, výstavbě a provozu integrované výroby vodíku a čerpací stanice , což má velký význam pro čínskou nezávislou technologickou inovaci vodíkové energie a snižování nákladů na spotřebu energie vodíku.Aby Čína zajistila a zlepšila dodávky vodíkové energie, urychlila výstavbu bezpečné, stabilní a účinné sítě dodávek vodíkové energie a vybudovala čistý, nízkouhlíkový a nízkonákladový diverzifikovaný systém výroby vodíku, musí posílit inovace technologie výroby vodíku a vývoj produktů, prolomení omezení politik a předpisů a povzbuzení nových zařízení a modelů s tržním potenciálem k vyzkoušení jako první.Dalším zlepšováním podpůrných politik a optimalizací průmyslového prostředí pomůžeme čínskému odvětví vodíkové energie rozvíjet se ve vysoké kvalitě a silně podpoříme zelenou transformaci energie.
Zlepšit systém politiky vodíkového energetického průmyslu.
V současné době jsou vydány „strategické poziční a podpůrné politiky vodíkového energetického průmyslu“, ale konkrétní směr rozvoje vodíkového energetického průmyslu není specifikován.Aby Čína prolomila institucionální překážky a politická úzká hrdla průmyslového rozvoje, potřebuje posílit inovaci politik, formulovat dokonalé normy řízení vodíkové energie, vyjasnit procesy řízení a řídící instituce přípravy, skladování, přepravy a plnění a implementovat odpovědnost odpovědné oddělení bezpečnostního dozoru.Držte se modelu demonstrační aplikace, která řídí průmyslový rozvoj, a komplexně propagujte diverzifikovaný demonstrační vývoj vodíkové energie v dopravě, skladování energie, distribuované energii a tak dále.
Vybudujte systém zásobování vodíkem podle místních podmínek.
Místní samosprávy by měly komplexně zvážit kapacitu dodávek vodíkové energie, průmyslovou základnu a tržní prostor v regionu, na základě výhod stávajících a potenciálních zdrojů, zvolit vhodné způsoby výroby vodíku podle místních podmínek, provést výstavbu garanční kapacity zásobování vodíkem , upřednostnit využití průmyslového vodíku jako vedlejšího produktu a zaměřit se na rozvoj výroby vodíku z obnovitelných zdrojů energie.Povzbuzujte kvalifikované regiony, aby spolupracovaly prostřednictvím více kanálů na vybudování nízkouhlíkového, bezpečného, stabilního a ekonomického místního systému dodávek vodíkové energie, který by uspokojil poptávku po velkých zdrojích vodíku.
Zvýšit technologické inovace zařízení na výrobu vodíku.
Zaměřte se na podporu výzkumu a vývoje, výroby a průmyslové aplikace klíčových zařízení pro čištění vodíku a výrobu vodíku a vybudujte vysoce kvalitní systém vývojových technologií pro produkty vodíkových energetických zařízení se spoléháním na výhodné podniky v průmyslovém řetězci.Podporujte přední podniky v oblasti výroby vodíku, aby převzaly vedení, vytvářely inovační platformy, jako jsou průmyslové inovační centrum, inženýrské výzkumné centrum, technologické inovační centrum a výrobní inovační centrum, řešily klíčové problémy zařízení na výrobu vodíku, podporovaly „specializované a speciální nové „malým a středním podnikům, aby se podílely na výzkumu a vývoji společných technologií zařízení na výrobu vodíku a vypěstovaly řadu podniků s jediným šampionem se silnou nezávislou schopností základní technologie.
Posílit politickou podporu pro integrovanou výrobu vodíku a hydrogenační stanice.
Plán poukazuje na to, že abychom mohli prozkoumat nové modely, jako jsou vodíkové stanice integrující výrobu, skladování a hydrogenaci vodíku ve stanici, musíme od základu prolomit politická omezení pro výstavbu integrovaných stanic.Co nejdříve zavést národní energetický zákon, aby se určil energetický atribut vodíku z horní úrovně.Prolomit omezení výstavby integrovaných stanic, podporovat integrovanou výrobu vodíku a hydrogenační stanice a provést pilotní ukázku výstavby a provozu integrovaných stanic v ekonomicky rozvinutých oblastech s bohatými zdroji zemního plynu.Poskytovat finanční dotace na výstavbu a provoz integrovaných stanic, které splňují požadavky cenové ekonomiky a emisních norem uhlíku, podporovat relevantní přední podniky při ucházení se o národní „specializované a speciální nové“ podniky a zlepšovat bezpečnostní technické specifikace a standardy integrovaného vodíku výrobní a hydrogenační stanice.
Aktivně provádět demonstrace a propagaci nových obchodních modelů.
Podporovat inovace obchodního modelu v podobě integrované výroby vodíku ve stanicích, komplexních energetických zásobovacích stanic pro ropu, vodík a elektřinu a koordinovaného provozu „vodíku, vozidel a stanic“.V oblastech s velkým počtem vozidel s palivovými články a vysokým tlakem na dodávky vodíku prozkoumáme integrované stanice pro výrobu vodíku a hydrogenaci ze zemního plynu a podpoříme oblasti s rozumnými cenami zemního plynu a demonstračním provozem vozidel s palivovými články.V oblastech s bohatými zdroji větrné a vodní energie a scénáři aplikace vodíkové energie vybudujte integrované stanice na výrobu vodíku a hydrogenační stanice s obnovitelnými zdroji energie, postupně rozšiřujte měřítko demonstrací, vytvářejte replikovatelné a popularizované zkušenosti a urychlete snižování uhlíku a nákladů na energetický vodík.
(Autor: budoucí průmyslový výzkumný tým pekingského informačního poradenského centra Yiwei Zhiyuan)
Čas odeslání: 29. září 2022
