Innovation, popularisering og anvendelse af teknologi til produktion af brintenergi - et casestudie af Ally Hi-Tech
Originalt link:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Redaktørens note: Dette er en artikel oprindeligt udgivet af Wechats officielle konto: China Thinktank
Den 23. marts udsendte den nationale udviklings- og reformkommission og Kinas nationale energiadministration i fællesskab den mellem- og langsigtede plan for udvikling af brintenergiindustrien (2021-2035) (i det følgende benævnt planen), som definerede energien brint og foreslået, at brintenergi er en integreret del af det fremtidige nationale energisystem og nøgleretningen for strategiske nye industrier.Brændselscellekøretøj er det førende område inden for anvendelse af brintenergi og gennembruddet for industriel udvikling i Kina.
I 2021, drevet af den nationale demonstrations- og anvendelsespolitik for brændselscellekøretøjer, blev de fem byområder i Beijing, Tianjin, Hebei, Shanghai, Guangdong, Hebei og Henan successivt lanceret, og den storstilede demonstration og anvendelse af 10.000 brændselscellekøretøjer begyndte skal lanceres, og udviklingen af brintenergiindustrien drevet af demonstration og anvendelse af brændselscellebiler er blevet ført ud i livet.
Samtidig er der også sket gennembrud inden for anvendelse og udforskning af brintenergi i ikke-transportområder som stål, kemisk industri og byggeri.I fremtiden vil diversificerede og multiscenarieanvendelser af brintenergi medføre en stor efterspørgsel efter brint.Ifølge forudsigelsen fra China Hydrogen Energy Alliance vil Kinas efterspørgsel efter brint i 2030 nå op på 35 millioner tons, og brintenergi vil tegne sig for mindst 5% af Kinas terminalenergisystem;I 2050 vil efterspørgslen efter brint være tæt på 60 millioner tons, brintenergi udgør mere end 10% af Kinas terminalenergisystem, og den årlige outputværdi af industrikæden vil nå 12 billioner yuan.
Set fra industriel udviklingsperspektiv er Kinas brintenergiindustri stadig i den tidlige udviklingsfase.I processen med anvendelse, demonstration og promovering af brintenergi har den utilstrækkelige forsyning og høje omkostninger for brint til energi altid været et vanskeligt problem, der begrænser udviklingen af Kinas brintenergiindustri.Som kerneleddet i brintforsyningen er problemerne med høje priser ab fabrik og høje lager- og transportomkostninger for brint til køretøjer stadig fremtrædende.
Derfor har Kina et presserende behov for at fremskynde innovationen, populariseringen og anvendelsen af billig brintproduktionsteknologi, forbedre økonomien for demonstrationsanvendelse ved at reducere omkostningerne til brintenergiforsyning, støtte storstilet demonstrationsanvendelse af brændselscellekøretøjer og så drive udviklingen af hele brintenergiindustrien.
Den høje pris på brint er et fremtrædende problem i udviklingen af Kinas brintenergiindustri
Kina er et stort land, der producerer brint.Brintproduktionen distribueres i petrokemiske, kemiske, koks- og andre industrier.Det meste af den producerede brint bruges som mellemprodukter til olieraffinering, syntetisk ammoniak, methanol og andre kemiske produkter.Ifølge statistikken fra China Hydrogen Energy Alliance er den nuværende brintproduktion i Kina omkring 33 millioner tons, hovedsageligt fra kul, naturgas og anden fossil energi og industriel gasrensning af biprodukter.Blandt dem er produktionen af brintproduktion fra kul 21,34 millioner tons, svarende til 63,5%.Efterfulgt af industrielt biprodukt brint- og naturgasbrintproduktion med en produktion på henholdsvis 7,08 millioner tons og 4,6 millioner tons.Brintproduktion ved vandelektrolyse er relativt lille, omkring 500.000 tons.
Selvom den industrielle brintproduktionsproces er moden, den industrielle kæde er komplet, og erhvervelsen er forholdsvis bekvem, står forsyningen af energibrint stadig over for store udfordringer.De højere råvareomkostninger og transportomkostninger ved brintproduktion fører til den højere terminalpris for brint.For at realisere storstilet popularisering og anvendelse af brintenergiteknologi er nøglen at bryde igennem flaskehalsen med høje brintanskaffelsesomkostninger og transportomkostninger.Blandt de eksisterende brintproduktionsmetoder er omkostningerne ved kulbrintproduktion lave, men kulstofemissionsniveauet er højt.Energiforbrugsomkostningerne ved brintproduktion ved vandelektrolyse i store industrier er høje.
Selv med lav elektricitet er produktionsomkostningerne for brint mere end 20 yuan / kg.De lave omkostninger og lave kulstofemissionsniveauer ved brintproduktion fra energiopgivelse af vedvarende energi er en vigtig retning for at opnå brint i fremtiden.På nuværende tidspunkt er teknologien gradvist moden, men anskaffelsesstedet er relativt fjernt, transportomkostningerne er meget høje, og der er ingen reklame- og anvendelsesscenarie.Fra et perspektiv af brintomkostningssammensætningen er 30 ~ 45% af prisen på energi brint omkostningerne ved brinttransport og påfyldning.Den eksisterende brinttransportteknologi baseret på højtryksgasbrint har mindre transportvolumen af enkeltbiler, dårlig økonomisk værdi af langdistancetransport, og teknologierne til faststoflagring og -transport og flydende brint er ikke modne.Outsourcing af gasbrint i brinttankstation er stadig hovedvejen.
I den nuværende ledelsesspecifikation er brint stadig opført som håndtering af farlige kemikalier.Industriel brintproduktion i stor skala skal ind i den kemiske industripark.Storskala brintproduktion svarer ikke til efterspørgslen efter brint til decentrale køretøjer, hvilket resulterer i høje brintpriser.Der er et presserende behov for en højintegreret brintproduktions- og tankningsteknologi for at opnå et gennembrud.Prisniveauet på naturgasbrintproduktion er rimeligt, hvilket kan realisere storstilet og stabil forsyning.I områder med relativt rigelig naturgas er den integrerede brintproduktions- og tankstation baseret på naturgas derfor en mulig brintforsyningsmulighed og en realistisk vej til at fremme brinttankstationen for at reducere omkostningerne og løse det vanskelige problem med tankning i nogle områder.På nuværende tidspunkt er der omkring 237 skridmonterede integrerede brintproduktionsstationer i verden, der tegner sig for omkring 1/3 af det samlede antal udenlandske brinttankstationer.Blandt dem anvender Japan, Europa, Nordamerika og andre regioner i vid udstrækning driftstilstanden for integreret brintproduktion og tankstation på stationen.Med hensyn til den indenlandske situation er Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou og andre steder begyndt at udforske pilotkonstruktionen og driften af integrerede brintproduktions- og tankstationer.Det kan forudsiges, at den integrerede brintproduktions- og tankstation efter gennembruddet af brintstyring og brintproduktionspolitikker og -regler vil være det realistiske valg for den kommercielle drift af brinttankstationen.
Erfaring med innovation, popularisering og anvendelse af brintproduktionsteknologi fra Ally Hi-Tech
Som en førende virksomhed inden for brintproduktion i Kina har Ally Hi-Tech fokuseret på forskning og udvikling af nye energiløsninger og avancerede brintproduktionsteknologier siden etableringen i mere end 20 år.Inden for småskala naturgasbrintproduktionsteknologi, katalytisk oxidation methanol brintproduktionsteknologi, højtemperatur vandelektrolyse brintproduktionsteknologi, ammoniaknedbrydningsbrintproduktionsteknologi, lilleskala syntetisk ammoniakteknologi, stor monomer methanolkonverter, integreret brintproduktion og hydrogeneringssystem, retningsbestemt rensningsteknologi for køretøjsbrint, er der sket mange gennembrud inden for banebrydende tekniske områder som anført ovenfor.
Fortsætte med at fremme teknologisk innovation inden for brintproduktion.
Ally Hi-Tech tager altid brintproduktion som kernen i sin forretning og fortsætter med at udføre teknologisk innovation inden for brintproduktion såsom methanolkonvertering, naturgasreformering og PSA-retningsbestemt oprensning af brint.Blandt dem har et enkelt sæt methanolkonverteringsbrintproduktionsudstyr, der er uafhængigt udviklet og designet af virksomheden, en brintproduktionskapacitet på 20.000 Nm³/t.Det maksimale tryk når 3.3Mpa, når det internationale avancerede niveau, med fordelene ved lavt energiforbrug, sikkerhed og pålidelighed, enkel proces, uden opsyn og så videre;Virksomheden har fået et gennembrud inden for brintproduktionsteknologien til reformering af naturgas (SMR-metoden).
Varmevekslingsreformeringsteknologien er vedtaget, og brintproduktionskapaciteten for et enkelt sæt udstyr er op til 30000Nm³/t.Det maksimale tryk kan nå 3,0 MPa, investeringsomkostningerne reduceres kraftigt, og energiforbruget af naturgas reduceres med 33%;Med hensyn til tryksvingningsadsorptionsteknologi (PSA) har virksomheden udviklet en række komplette sæt brintrensningsteknologier, og brintproduktionskapaciteten for et enkelt sæt udstyr er 100.000 Nm³/t.Det maksimale tryk er 5,0 MPa.Det har karakteristika af høj grad af automatisering, enkel betjening, godt miljø og lang levetid.Det har været meget udbredt inden for industriel gasseparation.
Figur 1: H2 produktionsudstyrssæt af Ally Hi-Tech
Opmærksomhed rettet mod udvikling og fremme af brintenergiserieprodukter.
Mens han udfører brintproduktionsteknologisk innovation og produktudvikling, er Ally Hi-Tech opmærksom på at udvide produktudviklingen inden for downstream brintbrændselsceller, fremmer aktivt F & U og anvendelse af katalysatorer, adsorbenter, kontrolventiler, modulært lille brint produktionsudstyr og lang levetid brændselscelle strømforsyning system, og kraftigt fremmer teknologi og udstyr integreret brint produktion og hydrogenering station.Med hensyn til produktpromovering er den faglige kvalifikation af Ally Hi-Tech ingeniørdesign omfattende.Det er forpligtet til at levere one-stop-brintenergiløsningsprodukter og -tjenester, og produktmarkedsapplikationen fremmes hurtigt.
Der er sket gennembrud i anvendelsen af udstyr til brintproduktion.
På nuværende tidspunkt er mere end 620 sæt udstyr til brintproduktion og brintrensning blevet bygget af Ally Hi-Tech.Blandt dem har Ally Hi-Tech promoveret mere end 300 sæt methanol-brintproduktionsudstyr, mere end 100 sæt naturgas-brintproduktionsudstyr og mere end 130 sæt stort PSA-projektudstyr og har gennemført en række brintproduktionsprojekter af nationale emner.
Ally Hi-Tech har samarbejdet med kendte virksomheder i ind- og udland, såsom Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP og så videre.Det er et af de komplette sæt af udstyrstjenesteudbydere med det største udbud inden for små og mellemstore brintproduktionsudstyr i verden.På nuværende tidspunkt er Ally Hi-Tech-brintproduktionsudstyret blevet eksporteret til 16 lande og regioner som USA, Japan, Sydkorea, Indien, Malaysia, Filippinerne, Pakistan, Myanmar, Thailand og Sydafrika.I 2019 blev tredjegenerations integreret naturgasbrintproduktionsudstyr fra Ally Hi-Tech eksporteret til American Plug Power Inc., som blev designet og fremstillet i fuld overensstemmelse med amerikanske standarder, hvilket skabte præcedens for Kinas naturgasbrintproduktionsudstyr til eksporteres til USA.
Figur 2. Integreret udstyr til brintproduktion og hydrogenering eksporteret af Ally Hi-Tech til USA
Konstruktion af første parti brintproduktion og hydrogenering integreret station.
I lyset af de praktiske problemer med ustabile kilder og høje priser på brint til energi, er Ally High-Tech forpligtet til at fremme anvendelsen af højt integreret brintproduktionsteknologi og bruge det eksisterende modne methanolforsyningssystem, naturgasrørledningsnetværk, CNG og LNG-tankstationer for at rekonstruere og udvide den integrerede brintproduktions- og tankstation.I september 2021 blev den første indenlandske integrerede naturgas-brintproduktions- og hydrogeneringsstation under den generelle kontrakt fra Ally Hi-Tech sat i drift på Foshan gas Nanzhuang hydrogeneringsstation.
Stationen er designet med et sæt 1000 kg/dag naturgasreformerende brintproduktionsenhed og et sæt 100kg/dag vandelektrolysebrintproduktionsenhed med en ekstern hydrogeneringskapacitet på 1000kg/dag.Det er en typisk "brintproduktion + kompression + lagring + påfyldning" integreret hydrogeneringsstation.Det går i spidsen for at anvende miljøvenlig katalysator for brede temperaturændringer og retningsbestemt co-rensningsteknologi i industrien, som forbedrer brintproduktionseffektiviteten med 3% og effektivt reducerer energiforbruget ved brintproduktion.Stationen har høj integration, lille gulvareal og højt integreret brintproduktionsudstyr.
Brintproduktionen på stationen reducerer brinttransportforbindelserne og omkostningerne til brintlagring og -transport, hvilket direkte reducerer omkostningerne ved brintforbruget.Stationen har reserveret en ekstern grænseflade, som kan fylde lange rørtrailere og tjene som moderstation til at levere brintkilde til de omkringliggende hydrogeneringsstationer, hvilket danner en regional hydrogeneringsunderforælder integreret station.Derudover kan denne integrerede brintproduktions- og hydrogeneringsstation også rekonstrueres og udvides baseret på det eksisterende metanoldistributionssystem, naturgasrørledningsnetværk og andre faciliteter, samt tankstationer og CNG & LNG tankstationer, som er let at fremme og gennemføre.
Figur 3 Integreret brintproduktions- og hydrogeneringsstation i Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Leder aktivt industriinnovation, promovering og anvendelse og international udveksling og samarbejde.
Som en vigtig højteknologisk virksomhed i det nationale Torch Program, en ny økonomi-demonstrationsvirksomhed i Sichuan-provinsen og en specialiseret og speciel ny virksomhed i Sichuan-provinsen, leder Ally Hi-Tech aktivt industriinnovation og fremmer international udveksling og samarbejde.Siden 2005 har Ally Hi-Tech successivt leveret brintproduktionsteknologi og -udstyr i de store nationale 863 brændselscelleprojekter - Shanghai Anting brinttankstation, Beijing Olympic brinttankstation og Shanghai World Expo brinttankstation og leveret alle brintproduktionsstationsprojekter af Kinas rumopsendelsescenter med høje standarder.
Som medlem af den nationale brintenergistandardiseringskomité har Ally Hi-Tech aktivt deltaget i konstruktionen af brintenergistandardsystem i ind- og udland, ledet udarbejdelsen af en national brintenergistandard og deltaget i formuleringen af syv nationale standarder og en international standard.Samtidig har Ally Hi-Tech aktivt fremmet international udveksling og samarbejde, etableret Chengchuan Technology Co., Ltd. i Japan, udviklet en ny generation af brintproduktionsteknologi, SOFC-kraftvarmeteknologi og relaterede produkter og gennemført samarbejde med virksomheder i USA, Tyskland og Japan inden for ny vandelektrolyseteknologi til brintproduktion og syntetisk ammoniakteknologi i lille målestok.Med 45 patenter fra Kina, USA og EU er Ally Hi-Tech en typisk teknologibaseret og eksportorienteret virksomhed.
Politikforslag
Ifølge ovenstående analyse, baseret på innovationen af brintproduktionsteknologi, har Ally Hi-Tech gjort gennembrud i udviklingen af brintproduktionsudstyr, fremme og anvendelse af brintproduktionsudstyr, konstruktion og drift af integreret brintproduktion og tankstation. , hvilket er af stor betydning for Kinas uafhængige teknologiske innovation af brintenergi og reduktion af omkostningerne ved energiforbruget af brint.For at sikre og forbedre brintenergiforsyningen, fremskynde opbygningen af et sikkert, stabilt og effektivt brintenergiforsyningsnetværk og opbygge et rent, kulstoffattigt og billigt diversificeret brintproduktionssystem, er Kina nødt til at styrke brintproduktionsteknologisk innovation og produktudvikling, bryde gennem begrænsningerne i politikker og regler, og tilskynd nyt udstyr og modeller med markedspotentiale til at prøve først.Ved yderligere at forbedre understøttende politikker og optimere det industrielle miljø, vil vi hjælpe Kinas brintenergiindustri med at udvikle sig med høj kvalitet og kraftigt støtte den grønne omstilling af energi.
Forbedre brintenergiindustriens politiske system.
På nuværende tidspunkt er "brintenergiindustriens strategiske positionerings- og støttepolitikker" blevet udstedt, men den specifikke udviklingsretning for brintenergiindustrien er ikke blevet specificeret.For at bryde de institutionelle forhindringer og politiske flaskehalse for industriel udvikling er Kina nødt til at styrke politisk innovation, formulere perfekte brintenergistyringsnormer, afklare ledelsesprocesserne og forvaltningsinstitutionerne for forberedelse, opbevaring, transport og påfyldning og implementere ansvaret for ansvarlig afdeling for sikkerhedstilsyn.Overhold modellen for demonstrationsapplikation, der driver industriel udvikling, og fremme omfattende den diversificerede demonstrationsudvikling af brintenergi inden for transport, energilagring, distribueret energi og så videre.
Byg et brintenergiforsyningssystem efter lokale forhold.
Lokale regeringer bør grundigt overveje brintenergiforsyningskapaciteten, industrigrundlaget og markedspladsen i regionen, baseret på fordelene ved eksisterende og potentielle ressourcer, vælge passende brintproduktionsmetoder i henhold til lokale forhold, udføre opførelsen af brintenergiforsyningsgarantikapacitet , prioritere brugen af industrielt biprodukt brint og fokusere på udvikling af brintproduktion fra vedvarende energi.Tilskynd kvalificerede regioner til at samarbejde gennem flere kanaler for at bygge et kulstoffattigt, sikkert, stabilt og økonomisk lokalt brintenergiforsyningssystem for at imødekomme udbudsefterspørgslen fra store brintkilder.
Øge den teknologiske innovation af udstyr til brintproduktion.
Fokuser på at fremme forskning og udvikling, fremstilling og industriel anvendelse af nøgleudstyr til brintrensning og brintproduktion, og opbyg et højkvalitets udviklingsteknologisystem for brintenergiudstyrsprodukter ved at stole på fordelagtige virksomheder i den industrielle kæde.Støtte førende virksomheder inden for brintproduktion til at tage føringen, udforme innovationsplatforme såsom industrielt innovationscenter, ingeniørforskningscenter, teknologisk innovationscenter og produktionsinnovationscenter, tackle nøgleproblemer med brintproduktionsudstyr, støtte "specialiserede og særlige nye "små og mellemstore virksomheder til at deltage i forskning og udvikling af fælles teknologier af brint produktionsudstyr, og dyrke en række enkelt mester virksomheder med en stærk uafhængig evne til kerneteknologi.
Styrke den politiske støtte til integrerede brintproduktions- og hydrogeneringsstationer.
Planen påpeger, at for at udforske nye modeller såsom brintstationer, der integrerer brintproduktion, -lagring og hydrogenering i stationen, er vi nødt til at bryde igennem de politiske begrænsninger for konstruktionen af integrerede stationer fra roden.Indfør den nationale energilov så hurtigt som muligt for at bestemme brints energiegenskab fra det øverste niveau.Gennembryde restriktionerne for opførelse af integrerede stationer, fremme integrerede brintproduktions- og hydrogeneringsstationer, og gennemfør pilotdemonstration af konstruktion og drift af integrerede stationer i økonomisk udviklede områder med rige naturgasressourcer.Yde økonomiske tilskud til konstruktion og drift af integrerede stationer, der opfylder kravene til prisøkonomi og kulstofemissionsstandarder, støtte relevante førende virksomheder med at ansøge om nationale "specialiserede og specielle nye" virksomheder og forbedre sikkerhedstekniske specifikationer og standarder for integreret brint produktions- og hydrogeneringsstationer.
Aktivt udføre demonstration og promovering af nye forretningsmodeller.
Fremme forretningsmodelinnovation i form af integreret brintproduktion på stationer, omfattende energiforsyningsstationer for olie, brint og elektricitet og koordineret drift af "brint, køretøjer og stationer".I områder med et stort antal brændselscellekøretøjer og højt pres på brintforsyningen vil vi udforske integrerede stationer for brintproduktion og hydrogenering fra naturgas og tilskynde til områder med rimelige naturgaspriser og demonstrationsdrift af brændselscellekøretøjer.I områder med rigelige vind- og vandkraftressourcer og anvendelsesscenarier for brintenergi skal du bygge integrerede brintproduktions- og hydrogeneringsstationer med vedvarende energi, gradvist udvide demonstrationsskalaen, danne replikerbare og populariserede erfaringer og accelerere kulstof- og omkostningsreduktionen af energibrint.
(Forfatter: fremtidigt industriforskningsteam fra Beijing Yiwei Zhiyuan Information Consulting Center)
Indlægstid: 29. september 2022
