Иновация, популяризиране и приложение на технологията за производство на водородна енергия -- казус на Ally Hi-Tech
Оригинална връзка:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Бележка на редактора: Това е статия, първоначално публикувана от официалния акаунт на Wechat: China Thinktank
На 23 март Националната комисия за развитие и реформи и Националната енергийна администрация на Китай издадоха съвместно средносрочен и дългосрочен план за развитие на водородната енергийна индустрия (2021-2035 г.) (наричан по-долу план), който дефинира енергията атрибут на водорода и предложи, че водородната енергия е неразделна част от бъдещата национална енергийна система и ключова посока на стратегически нови индустрии.Превозното средство с горивни клетки е водещата област на приложение на водородната енергия и пробивът в индустриалното развитие в Китай.
През 2021 г., водени от националната политика за демонстрация и прилагане на превозни средства с горивни клетки, петте градски агломерации Пекин, Тиендзин, Хъбей, Шанхай, Гуангдонг, Хъбей и Хенан бяха последователно стартирани, започна широкомащабната демонстрация и прилагане на 10 000 превозни средства с горивни клетки да бъде пуснат в действие и развитието на индустрията за водородна енергия, движено от демонстрация и приложение на превозни средства с горивни клетки, е приложено на практика.
В същото време бяха направени пробиви в прилагането и изследването на водородната енергия в области извън транспорта като стомана, химическа промишленост и строителство.В бъдеще разнообразните и много сценарийни приложения на водородната енергия ще доведат до голямо търсене на водород.Според прогнозата на China Hydrogen Energy Alliance до 2030 г. търсенето на водород в Китай ще достигне 35 милиона тона, а водородната енергия ще представлява най-малко 5% от крайната енергийна система на Китай;До 2050 г. търсенето на водород ще бъде близо 60 милиона тона, водородната енергия представлява повече от 10% от терминалната енергийна система на Китай, а годишната производствена стойност на индустриалната верига ще достигне 12 трилиона юана.
От гледна точка на индустриалното развитие, китайската водородна енергийна индустрия все още е в ранен етап на развитие.В процеса на прилагане, демонстриране и популяризиране на водородната енергия, недостатъчното предлагане и високата цена на водорода за енергия винаги са били труден проблем, ограничаващ развитието на китайската водородна енергийна индустрия.Като основна връзка на доставките на водород, проблемите с високата цена франко завода и високите разходи за съхранение и транспортиране на водорода за превозни средства все още са важни.
Следователно Китай спешно трябва да ускори иновациите, популяризирането и прилагането на евтина технология за производство на водород, да подобри икономиката на демонстрационното приложение чрез намаляване на разходите за доставка на водородна енергия, да подкрепи широкомащабното демонстрационно приложение на превозни средства с горивни клетки и след това стимулират развитието на цялата водородна енергийна индустрия.
Високата цена на водорода е важен проблем в развитието на водородната енергийна индустрия в Китай
Китай е голяма страна, произвеждаща водород.Производството на водород се разпространява в нефтохимическата, химическата, коксохимическата и други индустрии.Повечето от произведения водород се използва като междинни продукти за рафиниране на петрол, синтетичен амоняк, метанол и други химически продукти.Според статистиката на China Hydrogen Energy Alliance текущото производство на водород в Китай е около 33 милиона тона, главно от въглища, природен газ и други изкопаеми енергийни източници и пречистване на промишлени странични продукти.Сред тях производството на водород от въглища е 21,34 милиона тона, което представлява 63,5%.Следва производството на вторичен промишлен водород и водород от природен газ с производство съответно от 7,08 милиона тона и 4,6 милиона тона.Производството на водород чрез водна електролиза е сравнително малко, около 500 000 тона.
Въпреки че процесът на промишлено производство на водород е зрял, индустриалната верига е завършена и придобиването е относително удобно, доставката на енергиен водород все още е изправена пред големи предизвикателства.По-високите разходи за суровини и транспортни разходи за производство на водород водят до по-висока цена на терминална доставка на водород.За да се реализира широкомащабно популяризиране и прилагане на технологията за водородна енергия, ключът е да се пробие препятствието на високите разходи за придобиване на водород и транспортни разходи.Сред съществуващите методи за производство на водород цената на производството на въглищен водород е ниска, но нивото на въглеродните емисии е високо.Разходите за потребление на енергия при производството на водород чрез водна електролиза в големите индустрии са високи.
Дори при ниско електричество, разходите за производство на водород са повече от 20 юана / кг.Ниската цена и ниското ниво на въглеродни емисии при производството на водород от изоставянето на енергията от възобновяеми източници е важна посока за получаване на водород в бъдеще.Понастоящем технологията постепенно се развива, но мястото на придобиване е относително отдалечено, транспортните разходи са много високи и няма сценарий за промоция и приложение.От гледна точка на състава на разходите за водород, 30 ~ 45% от цената на енергийния водород са разходите за транспортиране и пълнене с водород.Съществуващата технология за транспортиране на водород, базирана на газ водород под високо налягане, има по-малък транспортен обем с едно превозно средство, ниска икономическа стойност на транспорта на дълги разстояния, а технологиите за съхранение и транспортиране в твърдо състояние и течен водород не са зрели.Аутсорсингът на газ водород в станция за зареждане с водород все още е основният начин.
В настоящата спецификация за управление водородът все още е посочен като управление на опасни химикали.Мащабното промишлено производство на водород трябва да влезе в парка на химическата промишленост.Мащабното производство на водород не отговаря на търсенето на водород за децентрализирани превозни средства, което води до високи цени на водорода.Спешно е необходима силно интегрирана технология за производство на водород и зареждане с гориво, за да се постигне пробив.Ценовото ниво на производството на водород от природен газ е разумно, което може да реализира широкомащабни и стабилни доставки.Следователно, в райони с относително изобилен природен газ, интегрираната станция за производство на водород и зареждане с гориво, базирана на природен газ, е осъществим вариант за доставка на водород и реалистичен път за насърчаване на станцията за зареждане с водород, за да се намалят разходите и да се реши трудният проблем със зареждането с гориво в някои области.В момента в света има около 237 монтирани на плъзгачи интегрирани станции за производство на водород, което представлява около 1/3 от общия брой чуждестранни станции за зареждане с водород.Сред тях Япония, Европа, Северна Америка и други региони широко приемат режима на работа на интегрирано производство на водород и станция за зареждане с гориво в станцията.По отношение на вътрешната ситуация, Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou и други места са започнали да изследват пилотното изграждане и експлоатация на интегрирано производство на водород и станции за зареждане.Може да се предвиди, че след пробива в политиките и разпоредбите за управление на водорода и производство на водород, интегрираната станция за производство на водород и зареждане с гориво ще бъде реалистичният избор за търговска експлоатация на станцията за зареждане с водород.
Опит в иновациите, популяризирането и прилагането на технологията за производство на водород на Ally Hi-Tech
Като водещо предприятие в областта на производството на водород в Китай, Ally Hi-Tech се фокусира върху изследването и разработването на нови енергийни решения и модерни технологии за производство на водород от създаването си повече от 20 години.В областта на дребномащабната технология за производство на водород от природен газ, технологията за производство на водород с метанол с каталитично окисление, технологията за производство на водород с високотемпературна водна електролиза, технологията за производство на водород с разлагане на амоняк, технологията за синтетичен амоняк в малък мащаб, преобразувател на голям мономер на метанол, интегрирано производство на водород и система за хидрогениране, технология за насочено пречистване на водород на превозни средства, много пробиви са направени в авангардни технически области като изброените по-горе.
Продължете да насърчавате технологичните иновации в производството на водород.
Ally Hi-Tech винаги приема производството на водород като сърцевина на своя бизнес и продължава да извършва технологични иновации в производството на водород, като преобразуване на метанол, преобразуване на природен газ и PSA насочено пречистване на водород.Сред тях един комплект оборудване за производство на водород за преобразуване на метанол, независимо разработено и проектирано от компанията, има капацитет за производство на водород от 20 000 Nm ³/h.Максималното налягане достига 3,3Mpa, достигайки международно напреднало ниво, с предимствата на ниска консумация на енергия, безопасност и надеждност, прост процес, без надзор и т.н.;Компанията направи пробив в технологията за производство на водород чрез реформинг на природен газ (SMR метод).
Технологията за реформиране на топлообмен е възприета и капацитетът за производство на водород на един комплект оборудване е до 30000 Nm ³/h.Максималното налягане може да достигне 3,0 MPa, инвестиционните разходи са значително намалени, а консумацията на енергия от природен газ е намалена с 33%;По отношение на технологията за насочено пречистване на водород с адсорбция с промяна на налягането (PSA), компанията е разработила различни пълни комплекти технологии за пречистване на водород, а капацитетът за производство на водород на един комплект оборудване е 100 000 Nm ³/h.Максималното налягане е 5.0MPa.Той има характеристиките на висока степен на автоматизация, проста работа, добра среда и дълъг експлоатационен живот.Той е широко използван в областта на промишленото отделяне на газ.
Фигура 1: Комплект производствено оборудване H2 от Ally Hi-Tech
Обръща се внимание на разработването и популяризирането на серийни продукти с водородна енергия.
Докато извършва иновации в технологиите за производство на водород и разработване на продукти, Ally Hi-Tech обръща внимание на разширяването на продуктовото развитие в областта на водородните горивни клетки надолу по веригата, активно насърчава научноизследователската и развойна дейност и приложението на катализатори, адсорбенти, контролни клапани, модулен малък водород производствено оборудване и захранваща система с горивни клетки с дълъг живот и енергично насърчава технологията и оборудването за интегрирано производство на водород и станция за хидрогениране.По отношение на промотирането на продукти, професионалната квалификация на инженерния дизайн на Ally Hi-Tech е изчерпателна.Той се ангажира да предоставя продукти и услуги за решения за водородна енергия на едно гише и приложението на продуктовия пазар се насърчава бързо.
Направени са пробиви в прилагането на оборудване за производство на водород.
В момента повече от 620 комплекта оборудване за производство на водород и пречистване на водород са изградени от Ally Hi-Tech.Сред тях Ally Hi-Tech промотира повече от 300 комплекта оборудване за производство на метанол водород, повече от 100 комплекта оборудване за производство на водород от природен газ и повече от 130 комплекта голямо оборудване за PSA проекти и е предприела редица проекти за производство на водород на национални теми.
Ally Hi-Tech си сътрудничи с известни компании в страната и чужбина, като Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Германия, Praxair America, Iwatani Japan, BP и т.н.Това е един от пълните комплекти доставчици на услуги за оборудване с най-голямото предлагане в областта на малко и средно оборудване за производство на водород в света.В момента оборудването за производство на водород на Ally Hi-Tech е изнесено в 16 страни и региони като Съединените щати, Япония, Южна Корея, Индия, Малайзия, Филипините, Пакистан, Мианмар, Тайланд и Южна Африка.През 2019 г. трето поколение интегрирано оборудване за производство на водород от природен газ на Ally Hi-Tech беше изнесено за American Plug Power Inc., което беше проектирано и произведено в пълно съответствие с американските стандарти, създавайки прецедент за оборудването за производство на водород от природен газ в Китай да бъдат изнесени в Съединените щати.
Фигура 2. Интегрирано оборудване за производство на водород и хидрогениране, изнесено от Ally Hi-Tech за Съединените щати
Изграждане на първа партида интегрирана станция за производство на водород и хидрогениране.
С оглед на практическите проблеми на нестабилните източници и високите цени на водорода за енергия, Ally High-Tech се ангажира да насърчава прилагането на силно интегрирана технология за производство на водород и да използва съществуващата зряла система за доставка на метанол, тръбопроводна мрежа за природен газ, CNG и Станции за зареждане с LNG за реконструкция и разширяване на интегрираната станция за производство на водород и зареждане с гориво.През септември 2021 г. първата местна интегрирана станция за производство на водород и хидрогениране на природен газ по общия договор на Ally Hi-Tech беше пусната в експлоатация в станцията за хидрогениране Foshan gas Nanzhuang.
Станцията е проектирана с един комплект от 1000 kg / ден агрегат за производство на водород за реформиране на природен газ и един комплект от 100 kg / ден агрегат за производство на водород чрез водна електролиза, с външен капацитет за хидрогениране от 1000 kg / ден.Това е типична интегрирана станция за хидрогениране "производство на водород + компресия + съхранение + пълнене".Той поема водеща роля в прилагането на щадящ околната среда катализатор за широка промяна на температурата и насочена технология за съвместно пречистване в индустрията, което подобрява ефективността на производството на водород с 3% и ефективно намалява консумацията на енергия при производството на водород.Станцията има висока степен на интеграция, малка площ и силно интегрирано оборудване за производство на водород.
Производството на водород в станцията намалява връзките за транспортиране на водород и разходите за съхранение и транспортиране на водород, което директно намалява разходите за потребление на водород.Станцията е запазила външен интерфейс, който може да пълни дълги тръбни ремаркета и да служи като основна станция за осигуряване на източник на водород за околните станции за хидрогениране, образувайки регионална подчинена интегрирана станция за хидрогениране.В допълнение, тази интегрирана станция за производство на водород и хидрогениране също може да бъде реконструирана и разширена въз основа на съществуващата система за разпределение на метанол, тръбопроводна мрежа за природен газ и други съоръжения, както и бензиностанции и бензиностанции за CNG & LNG, което е лесно за популяризиране и изпълнявам.
Фигура 3 Интегрирана станция за производство на водород и хидрогениране в Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Активно води индустриални иновации, промоция и приложение и международен обмен и сътрудничество.
Като ключово високотехнологично предприятие от националната програма Torch, демонстрационно предприятие за нова икономика в провинция Съчуан и специализирано и специално ново предприятие в провинция Съчуан, Ally Hi-Tech активно ръководи иновациите в индустрията и насърчава международния обмен и сътрудничество.От 2005 г. Ally Hi-Tech последователно предоставя технология и оборудване за производство на водород в основните национални проекти за горивни клетки 863 - станция за зареждане с водород Shanghai Anting, станция за зареждане с водород на Олимпийските игри в Пекин и станция за зареждане с водород на Shanghai World Expo, и предостави всички проекти за станции за производство на водород на китайския център за космически изстрелвания с високи стандарти.
Като член на националния Комитет за стандартизация на водородната енергия, Ally Hi-Tech участва активно в изграждането на стандартна система за водородна енергия в страната и чужбина, ръководи изготвянето на един национален стандарт за водородна енергия и участва във формулирането на седем национални стандарта и един международен стандарт.В същото време Ally Hi-Tech активно насърчи международния обмен и сътрудничество, създаде Chengchuan Technology Co., Ltd. в Япония, разработи ново поколение технология за производство на водород, когенерационна технология SOFC и свързани продукти и осъществи сътрудничество с компании в Съединените щати, Германия и Япония в областта на новата технология за производство на водород чрез водна електролиза и технологията за синтетичен амоняк в малък мащаб.С 45 патента от Китай, Съединените щати и Европейския съюз, Ally Hi-Tech е типично базирано на технологии и експортно ориентирано предприятие.
Предложение за политика
Според горния анализ, базиран на иновациите в технологията за производство на водород, Ally Hi-Tech направи пробиви в разработването на оборудване за производство на водород, насърчаването и прилагането на оборудване за производство на водород, изграждането и експлоатацията на интегрирано производство на водород и станция за зареждане , което е от голямо значение за независимите технологични иновации на Китай във водородната енергия и намаляването на разходите за енергийно потребление на водород.За да осигури и подобри доставките на водородна енергия, да ускори изграждането на безопасна, стабилна и ефективна мрежа за доставка на водородна енергия и да изгради чиста, нисковъглеродна и евтина диверсифицирана система за производство на водород, Китай трябва да засили иновациите в технологиите за производство на водород и разработване на продукти, пробиване на ограниченията на политиките и регулациите и насърчаване на ново оборудване и модели с пазарен потенциал, които да опитате първи.Чрез по-нататъшно подобряване на поддържащите политики и оптимизиране на промишлената среда, ние ще помогнем на китайската водородна енергийна индустрия да се развива с високо качество и силно да подкрепим зелената трансформация на енергията.
Подобряване на политическата система на водородната енергийна индустрия.
Понастоящем са издадени „стратегическо позициониране и поддържащи политики на водородната енергийна индустрия“, но конкретната посока на развитие на водородната енергийна индустрия не е уточнена.За да преодолее институционалните пречки и тесните места в политиката на индустриалното развитие, Китай трябва да засили иновациите в политиката, да формулира перфектни норми за управление на водородната енергия, да изясни процесите на управление и институциите за управление на подготовката, съхранението, транспортирането и пълненето и да изпълнява отговорностите на отговорен отдел за надзор на безопасността.Придържайте се към модела на демонстрационно приложение, стимулиращо индустриалното развитие, и цялостно насърчавайте разнообразното демонстрационно развитие на водородната енергия в транспорта, съхранението на енергия, разпределената енергия и т.н.
Изградете система за захранване с водородна енергия според местните условия.
Местните власти трябва цялостно да разгледат капацитета за доставка на водородна енергия, индустриалната основа и пазарното пространство в региона, въз основа на предимствата на съществуващите и потенциални ресурси, да изберат подходящи методи за производство на водород според местните условия, да извършат изграждането на гарантиран капацитет за доставка на водородна енергия , дават приоритет на използването на водород от промишлени странични продукти и да се фокусират върху развитието на производството на водород от възобновяема енергия.Насърчаване на квалифицираните региони да си сътрудничат чрез множество канали за изграждане на нисковъглеродна, безопасна, стабилна и икономична местна система за доставка на водородна енергия, за да отговори на търсенето на доставки на широкомащабни източници на водород.
Увеличете технологичните иновации на оборудването за производство на водород.
Съсредоточете се върху насърчаването на научноизследователската и развойна дейност, производството и промишленото приложение на ключово оборудване за пречистване на водород и производство на водород и изградете висококачествена технологична система за разработка на продукти за оборудване за водородна енергия, като разчитате на изгодни предприятия в индустриалната верига.Подкрепете водещи предприятия в областта на производството на водород, за да поемете водеща роля, да създадете иновационни платформи като център за индустриални иновации, център за инженерни изследвания, център за технологични иновации и център за иновации в производството, да се справите с ключови проблеми на оборудването за производство на водород, да поддържате „специализирани и специални нови "малки и средни предприятия да участват в изследването и разработването на общи технологии за оборудване за производство на водород и да култивират редица единични предприятия-шампиони със силна независима способност на основната технология.
Засилване на политическата подкрепа за интегрирано производство на водород и станции за хидрогениране.
Планът посочва, че за да изследваме нови модели като водородни станции, интегриращи производство, съхранение и хидрогениране на водород в станцията, трябва да преодолеем ограниченията на политиката за изграждането на интегрирани станции от корена.Въведете националния енергиен закон възможно най-скоро, за да определите енергийния атрибут на водорода от горното ниво.Нарушете ограниченията за изграждането на интегрирани станции, насърчавайте интегрирано производство на водород и станции за хидрогениране и извършете пилотна демонстрация на изграждането и експлоатацията на интегрирани станции в икономически развити райони с богати ресурси на природен газ.Осигуряване на финансови субсидии за изграждането и експлоатацията на интегрирани станции, които отговарят на изискванията за ценова икономия и стандарти за въглеродни емисии, подкрепа на съответните водещи предприятия да кандидатстват за национални „специализирани и специални нови“ предприятия и подобряване на техническите спецификации и стандарти за безопасност на интегрирания водород производствени и хидрогениращи станции.
Активно провеждайте демонстрация и промоция на нови бизнес модели.
Насърчаване на иновациите на бизнес моделите под формата на интегрирано производство на водород в станции, цялостни станции за доставка на енергия за петрол, водород и електричество и координирана работа на „водород, превозни средства и станции“.В райони с голям брой превозни средства с горивни клетки и висок натиск върху доставките на водород, ние ще проучим интегрирани станции за производство на водород и хидрогениране от природен газ и ще насърчим райони с разумни цени на природния газ и демонстрационна работа на превозни средства с горивни клетки.В райони с изобилие от вятърни и хидроенергийни ресурси и сценарии за приложение на водородна енергия, изграждане на интегрирано производство на водород и станции за хидрогениране с възобновяема енергия, постепенно разширяване на демонстрационния мащаб, формиране на възпроизводим и популяризиран опит и ускоряване на въглеродните емисии и намаляването на разходите за енергия от водород.
(Автор: екип за изследване на бъдещата индустрия на информационния консултантски център Beijing Yiwei Zhiyuan)
Време на публикуване: 29 септември 2022 г
