Inovacija, popularizacija i primena tehnologije proizvodnje energije vodonika -- studija slučaja Ally Hi-Tech
Originalni link:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Napomena urednika: Ovo je članak koji je prvobitno objavio Wechat službeni račun: China Thinktank
Dana 23. marta, Nacionalna komisija za razvoj i reformu i Nacionalna uprava za energetiku Kine zajednički su izdale srednjoročni i dugoročni plan razvoja industrije vodikove energije (2021-2035) (u daljem tekstu plan), kojim je definisan energetski atribut vodonika i predložio da energija vodonika bude sastavni dio budućeg nacionalnog energetskog sistema i ključni pravac razvoja novih strateških industrija.Vozilo na gorive ćelije je vodeće polje primjene energije vodika i proboj industrijskog razvoja u Kini.
2021. godine, vođeni nacionalnom politikom demonstracija i primjene vozila na gorive ćelije, pet urbanih aglomeracija Peking, Tianjin, Hebei, Šangaj, Guangdong, Hebei i Henan su sukcesivno pokrenuti, započele su demonstracije velikih razmjera i primjena 10000 vozila na gorive ćelije. biti pokrenut, a razvoj industrije vodikove energije potaknut demonstracijom i primjenom vozila na gorive ćelije je proveden u praksi.
U isto vrijeme, također su napravljeni pomaci u primjeni i istraživanju energije vodika u netransportnim poljima kao što su čelik, hemijska industrija i građevinarstvo.U budućnosti, raznovrsne i višescenarijske primjene energije vodonika će donijeti veliku potražnju za vodonikom.Prema predviđanju Kineske Alijanse za hidrogensku energiju, do 2030. kineska potražnja za vodonikom će dostići 35 miliona tona, a energija vodonika će činiti najmanje 5% kineskog terminalnog energetskog sistema;Do 2050. potražnja za vodonikom će biti blizu 60 miliona tona, energija vodonika čini više od 10% kineskog terminalnog energetskog sistema, a godišnja vrijednost proizvodnje industrijskog lanca dostići će 12 triliona juana.
Iz perspektive industrijskog razvoja, kineska industrija hidrogenske energije je još uvijek u ranoj fazi razvoja.U procesu primjene, demonstracije i promocije energije vodonika, nedovoljna opskrba i visoka cijena vodonika za energiju uvijek su bili težak problem koji je ograničavao razvoj kineske industrije vodonika.Kao ključna karika snabdijevanja vodonikom, problemi visoke cijene franko fabrika i visokih troškova skladištenja i transporta vodonika za vozila i dalje su istaknuti.
Stoga Kina hitno mora ubrzati inovacije, popularizaciju i primjenu jeftine tehnologije proizvodnje vodika, poboljšati ekonomičnost demonstracione primjene smanjenjem troškova snabdijevanja vodikom energijom, podržati demonstracijsku primjenu velikih razmjera vozila na gorive ćelije i zatim pokrenuti razvoj cijele industrije vodikove energije.
Visoka cijena vodika je istaknuti problem u razvoju kineske industrije vodika
Kina je velika zemlja koja proizvodi vodonik.Proizvodnja vodonika distribuira se u petrohemijskoj, hemijskoj, koksnoj i drugim industrijama.Većina proizvedenog vodonika koristi se kao međuproizvodi za rafinaciju nafte, sintetički amonijak, metanol i druge hemijske proizvode.Prema statistikama China Hydrogen Energy Alliance, trenutna proizvodnja vodonika u Kini iznosi oko 33 miliona tona, uglavnom iz uglja, prirodnog gasa i druge fosilne energije i industrijskih nusproizvoda prečišćavanja gasa.Među njima, proizvodnja vodonika iz uglja iznosi 21,34 miliona tona, što čini 63,5%.Slijede industrijski nusproizvod vodonika i prirodnog gasa proizvodnja vodonika, sa proizvodnjom od 7,08 miliona tona i 4,6 miliona tona respektivno.Proizvodnja vodonika elektrolizom vode je relativno mala, oko 500 000 tona.
Iako je proces industrijske proizvodnje vodonika zreo, industrijski lanac je završen i nabavka je relativno zgodna, opskrba energetskim vodonikom i dalje se suočava s velikim izazovima.Veći troškovi sirovina i transportni troškovi proizvodnje vodonika dovode do veće terminalne cijene vodonika.Da bi se ostvarila masovna popularizacija i primjena tehnologije vodikove energije, ključ je probiti usko grlo visokih troškova nabavke i transporta vodonika.Među postojećim metodama proizvodnje vodonika, cijena proizvodnje vodonika iz uglja je niska, ali je nivo emisije ugljika visok.Troškovi potrošnje energije proizvodnje vodika elektrolizom vode u velikim industrijama su visoki.
Čak i uz nisku električnu energiju, cijena proizvodnje vodika je više od 20 juana / kg.Niska cijena i niska razina emisije ugljika u proizvodnji vodonika iz napuštanja energije iz obnovljivih izvora je važan smjer za dobivanje vodonika u budućnosti.Trenutno je tehnologija postupno zrela, ali lokacija nabavke je relativno udaljena, troškovi transporta su vrlo visoki i nema scenarija promocije i primjene.Iz perspektive troškovne strukture vodonika, 30 ~ 45% cijene energenta vodonika je trošak transporta i punjenja vodonika.Postojeća tehnologija transporta vodonika zasnovana na gasovitom vodoniku pod visokim pritiskom ima manji obim transporta jednim vozilom, lošu ekonomsku vrednost transporta na velike udaljenosti, a tehnologije skladištenja i transporta u čvrstom stanju i tečnog vodonika nisu zrele.I dalje je glavni način ugovaranja gasnog vodonika u stanici za dopunu vodonika.
U trenutnoj specifikaciji upravljanja, vodonik je i dalje naveden kao upravljanje opasnim hemikalijama.Velika industrijska proizvodnja vodonika treba da uđe u park hemijske industrije.Velika proizvodnja vodonika ne odgovara potražnji za vodonikom za decentralizirana vozila, što rezultira visokim cijenama vodonika.Hitno je potrebna visoko integrirana tehnologija proizvodnje i dopunjavanja vodonika kako bi se postigao napredak.Nivo cijena proizvodnje vodonika prirodnog plina je razuman, čime se može ostvariti opsežna i stabilna opskrba.Stoga, u područjima s relativno bogatim prirodnim plinom, integrirana stanica za proizvodnju i dopunu vodika na bazi prirodnog plina predstavlja izvodljivu opciju opskrbe vodonikom i realan put za promoviranje stanice za dopunu vodonika kako bi se smanjili troškovi i riješio težak problem punjenja goriva u nekim područjima. oblasti.Trenutno u svijetu postoji oko 237 ugrađenih integriranih stanica za proizvodnju vodonika, što čini oko 1/3 ukupnog broja stranih stanica za dopunu vodonika.Među njima, Japan, Europa, Sjeverna Amerika i druge regije široko usvajaju način rada integrirane stanice za proizvodnju vodika i dopunu goriva u stanici.Što se tiče domaće situacije, Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou i druga mjesta su počeli da istražuju pilot izgradnju i rad integriranih stanica za proizvodnju i punjenje vodonika.Može se predvidjeti da će nakon proboja politike i regulative upravljanja vodonikom i proizvodnje vodonika, integrirana stanica za proizvodnju i dopunu vodonika biti realan izbor za komercijalni rad stanice za dopunu vodonika.
Iskustvo u inovacijama, popularizaciji i primeni tehnologije proizvodnje vodonika Ally Hi-Tech
Kao vodeće preduzeće u oblasti proizvodnje vodonika u Kini, Ally Hi-Tech se od svog osnivanja više od 20 godina fokusira na istraživanje i razvoj novih energetskih rešenja i naprednih tehnologija proizvodnje vodonika.U oblastima male tehnologije proizvodnje vodonika prirodnog gasa, tehnologije proizvodnje vodika katalitičke oksidacije metanola, tehnologije proizvodnje vodonika visokotemperaturnom elektrolizom vode, tehnologije proizvodnje vodonika razgradnjom amonijaka, male tehnologije sintetičkog amonijaka, velikog monomernog pretvarača metanola, integrisane proizvodnje vodika i sistem hidrogenacije, tehnologija usmjerenog pročišćavanja vodonika vozila, mnoga otkrića su napravljena u vrhunskim tehničkim poljima kao što su gore navedena.
Nastaviti promovirati tehnološke inovacije u proizvodnji vodonika.
Ally Hi-Tech uvijek uzima proizvodnju vodonika kao srž svog poslovanja, i nastavlja da provodi tehnološke inovacije u proizvodnji vodonika kao što su konverzija metanola, reformiranje prirodnog plina i PSA usmjereno prečišćavanje vodonika.Među njima, jedan set opreme za proizvodnju vodonika za konverziju metanola koju je kompanija samostalno razvila i dizajnirala ima kapacitet proizvodnje vodonika od 20000 Nm³/h.Maksimalni pritisak dostiže 3.3Mpa, dostižući međunarodni napredni nivo, sa prednostima niske potrošnje energije, sigurnosti i pouzdanosti, jednostavnog procesa, bez nadzora i tako dalje;Kompanija je napravila iskorak u tehnologiji proizvodnje vodonika reformingom prirodnog gasa (SMR metoda).
Usvojena je tehnologija reformiranja izmjene topline, a kapacitet proizvodnje vodonika jednog seta opreme je do 30000 Nm³/h.Maksimalni pritisak može doseći 3,0 MPa, trošak ulaganja je znatno smanjen, a potrošnja energije prirodnog plina smanjena je za 33%;Što se tiče tehnologije usmjerene adsorpcije vodonika (PSA), kompanija je razvila niz kompletnih setova tehnologija za prečišćavanje vodonika, a kapacitet proizvodnje vodonika jednog seta opreme je 100000 Nm³/h.Maksimalni pritisak je 5,0MPa.Ima karakteristike visokog stepena automatizacije, jednostavnog rada, dobrog okruženja i dugog veka trajanja.Široko se koristi u oblasti industrijskog odvajanja gasa.
Slika 1: H2 proizvodnu opremu postavlja Ally Hi-Tech
Pažnja posvećena razvoju i promociji proizvoda serije vodikova energija.
Sprovodeći inovacije u tehnologiji proizvodnje vodonika i razvoj proizvoda, Ally Hi-Tech obraća pažnju na proširenje razvoja proizvoda u oblasti nizvodnih vodoničnih gorivnih ćelija, aktivno promiče istraživanje i razvoj i primenu katalizatora, adsorbenata, kontrolnih ventila, modularnog malog vodonika proizvodnu opremu i dugotrajni sistem napajanja gorivim ćelijama, te energično promovira tehnologiju i opremu integrirane stanice za proizvodnju i hidrogenaciju vodonika.U smislu promocije proizvoda, profesionalna kvalifikacija Ally Hi-Tech inženjerskog dizajna je sveobuhvatna.Posvećena je pružanju proizvoda i usluga rješenja vodonične energije na jednom mjestu, a primjena na tržištu proizvoda se brzo promovira.
Napravljeni su pomaci u primjeni opreme za proizvodnju vodonika.
Trenutno je Ally Hi-Tech izgradio više od 620 kompleta opreme za proizvodnju i prečišćavanje vodonika.Među njima, Ally Hi-Tech je promovirao više od 300 kompleta opreme za proizvodnju vodonika metanola, više od 100 kompleta opreme za proizvodnju vodonika prirodnog plina i više od 130 kompleta velike projektne opreme PSA, te je poduzeo niz projekata za proizvodnju vodonika od nacionalne teme.
Ally Hi-Tech je sarađivao sa poznatim kompanijama u zemlji i inostranstvu, kao što su Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid Francuska, Linde Nemačka, Praxair America, Iwatani Japan, BP i tako dalje.To je jedan od kompletnih dobavljača usluga opreme sa najvećom zalihom u oblasti male i srednje opreme za proizvodnju vodonika na svijetu.Trenutno se oprema za proizvodnju vodonika Ally Hi-Tech izvozi u 16 zemalja i regiona kao što su Sjedinjene Američke Države, Japan, Južna Koreja, Indija, Malezija, Filipini, Pakistan, Mjanmar, Tajland i Južna Afrika.U 2019., treća generacija integrisane opreme za proizvodnju vodonika prirodnog gasa kompanije Ally Hi-Tech izvezena je u American Plug Power Inc., koja je dizajnirana i proizvedena u potpunom skladu sa američkim standardima, stvarajući presedan za kinesku opremu za proizvodnju vodonika prirodnog gasa. biti izvezeni u Sjedinjene Države.
Slika 2. Integrisana oprema za proizvodnju i hidrogenaciju vodonika koju Ally Hi-Tech izvozi u Sjedinjene Države
Izgradnja prve serije integrisane stanice za proizvodnju i hidrogenaciju vodonika.
S obzirom na praktične probleme nestabilnih izvora i visoke cijene vodonika za energiju, Ally High-Tech je posvećen promicanju primjene visoko integrirane tehnologije proizvodnje vodonika, te korištenja postojećeg zrelog sistema snabdijevanja metanolom, mreže plinovoda, CNG-a i LNG punionice za rekonstrukciju i proširenje integrisane stanice za proizvodnju i punjenje vodonika.U septembru 2021. godine, prva domaća integrisana stanica za proizvodnju i hidrogenaciju vodonika prirodnog gasa prema generalnom ugovoru kompanije Ally Hi-Tech puštena je u rad u stanici za hidrogenaciju Foshan gas Nanzhuang.
Stanica je projektovana sa jednim kompletom jedinice za proizvodnju vodonika za reformisanje prirodnog gasa od 1000 kg / dan i jednim setom jedinice za proizvodnju vodonika za elektrolizu vode od 100 kg / dan, sa eksternim kapacitetom hidrogenizacije od 1000 kg / dan.To je tipična "proizvodnja vodonika + kompresija + skladištenje + punjenje" integrirana hidrogenaciona stanica.Preuzima vodeću ulogu u primeni ekološki prihvatljivog katalizatora široke promene temperature i tehnologije usmerenog kopročišćavanja u industriji, koja poboljšava efikasnost proizvodnje vodonika za 3% i efikasno smanjuje potrošnju energije za proizvodnju vodonika.Stanica ima visoku integraciju, malu površinu i visoko integrisanu opremu za proizvodnju vodonika.
Proizvodnja vodonika u stanici smanjuje transportne veze vodonika i troškove skladištenja i transporta vodika, što direktno smanjuje troškove potrošnje vodonika.Stanica je rezervisala eksterno sučelje, koje može napuniti prikolice sa dugim cevima i služiti kao matična stanica za obezbeđivanje izvora vodonika za okolne hidrogenacione stanice, formirajući regionalnu podmatičnu integrisanu stanicu za hidrogenaciju.Pored toga, ova integrisana stanica za proizvodnju i hidrogenaciju vodonika može se rekonstruisati i proširiti na osnovu postojećeg sistema distribucije metanola, mreže gasovoda i drugih objekata, kao i benzinskih pumpi i CNG & LNG punionica, što je lako promovisati i implementirati.
Slika 3 Integrisana stanica za proizvodnju i hidrogenaciju vodonika u Nanzhuangu, Foshan, Guangdong
Aktivno vodi industrijske inovacije, promociju i primjenu i međunarodnu razmjenu i saradnju.
Kao ključno visokotehnološko preduzeće nacionalnog programa Torch, demonstraciono preduzeće nove ekonomije u provinciji Sečuan i specijalizovano i posebno novo preduzeće u provinciji Sečuan, Ally Hi-Tech aktivno predvodi inovacije u industriji i promoviše međunarodnu razmenu i saradnju.Od 2005. godine, Ally Hi-Tech sukcesivno obezbjeđuje tehnologiju i opremu za proizvodnju vodonika u glavnim nacionalnim 863 projekta gorivih ćelija - stanica za dopunu vodonika u Šangaju, Olimpijska stanica za punjenje vodonikom u Pekingu i stanica za punjenje vodonika na svjetskoj izložbi u Šangaju, te je obezbijedio sve projekte stanica za proizvodnju vodonika. kineskog svemirskog lansirnog centra sa visokim standardima.
Kao član nacionalnog odbora za standardizaciju energije vodika, Ally Hi-Tech je aktivno učestvovao u izgradnji standardnog sistema za energiju vodika u zemlji i inostranstvu, vodio je izradu jednog nacionalnog standarda za energiju vodika i učestvovao u formulisanju sedam nacionalnih standarda i jedan međunarodni standard.Istovremeno, Ally Hi-Tech je aktivno promovirao međunarodnu razmjenu i saradnju, osnovao Chengchuan Technology Co., Ltd. u Japanu, razvio novu generaciju tehnologije proizvodnje vodonika, SOFC kogeneracijske tehnologije i srodne proizvode, te ostvario saradnju sa kompanijama u Sjedinjenim Državama, Njemačkoj i Japanu u oblastima nove tehnologije proizvodnje vodika elektrolizom vode i male tehnologije sintetičkog amonijaka.Sa 45 patenata iz Kine, Sjedinjenih Država i Evropske unije, Ally Hi-Tech je tipično preduzeće zasnovano na tehnologiji i izvozno orijentisano.
Sugestija politike
Prema gornjoj analizi, na osnovu inovacije tehnologije proizvodnje vodonika, Ally Hi-Tech je napravio iskorak u razvoju opreme za proizvodnju vodonika, promociji i primjeni opreme za proizvodnju vodonika, izgradnji i radu integrirane stanice za proizvodnju i opskrbu vodonika. , što je od velikog značaja za kinesku nezavisnu tehnološku inovaciju energije vodika i smanjenje troškova energije potrošnje vodonika.Kako bi osigurala i poboljšala opskrbu vodoničnom energijom, ubrzala izgradnju sigurne, stabilne i efikasne mreže za snabdijevanje vodonikom i izgradila čist, niskougljični i jeftin diverzificirani sistem proizvodnje vodonika, Kina treba ojačati inovacije u tehnologiji proizvodnje vodonika i razvoj proizvoda, probijanje ograničenja politika i propisa i podsticanje nove opreme i modela sa tržišnim potencijalom da prvi isprobaju.Daljnjim unapređenjem politika podrške i optimizacijom industrijskog okruženja, pomoći ćemo kineskoj industriji vodikove energije da se razvije sa visokim kvalitetom i snažno podržava zelenu transformaciju energije.
Unaprijediti sistem politike industrije vodonične energije.
Trenutno su izdate "strateško pozicioniranje i politike podrške industrije vodonične energije", ali nije preciziran konkretan pravac razvoja industrije vodonika.Kako bi razbila institucionalne prepreke i uska grla u politici industrijskog razvoja, Kina treba da ojača inovacije u politici, formuliše savršene norme upravljanja vodikovom energijom, razjasni procese upravljanja i upravljačke institucije pripreme, skladištenja, transporta i punjenja, te implementira odgovornosti odgovorno odeljenje za nadzor bezbednosti.Pridržavajte se modela demonstracijske primjene koja pokreće industrijski razvoj i sveobuhvatno promovirajte raznovrsni demonstracijski razvoj vodikove energije u transportu, skladištenju energije, distribuiranoj energiji i tako dalje.
Izgradite sistem snabdevanja vodoničnom energijom u skladu sa lokalnim uslovima.
Lokalne samouprave treba da sveobuhvatno sagledaju kapacitet snabdevanja vodoničnom energijom, industrijsku osnovu i tržišni prostor u regionu, na osnovu prednosti postojećih i potencijalnih resursa, odaberu odgovarajuće metode proizvodnje vodonika u skladu sa lokalnim uslovima, sprovedu izgradnju garantnog kapaciteta za snabdevanje vodonik energijom. , dati prednost korištenju industrijskog nusproizvoda vodonika i fokusirati se na razvoj proizvodnje vodonika iz obnovljivih izvora energije.Ohrabriti kvalifikovane regione da sarađuju kroz više kanala kako bi izgradili niskougljični, siguran, stabilan i ekonomičan lokalni sistem snabdevanja vodonikom kako bi se zadovoljila potražnja za snabdevanjem velikih izvora vodonika.
Povećati tehnološke inovacije opreme za proizvodnju vodonika.
Usredsredite se na promociju istraživanja i razvoja, proizvodnje i industrijske primene ključne opreme za prečišćavanje vodonika i proizvodnju vodonika, i izgradite visokokvalitetni sistem razvoja tehnologije za proizvode opreme za energiju vodonika oslanjajući se na povoljna preduzeća u industrijskom lancu.Podrška vodećim preduzećima u oblasti proizvodnje vodika da preuzmu vodeću ulogu, postavljaju inovacijske platforme kao što su industrijski inovacijski centar, inženjerski istraživački centar, tehnološki inovacijski centar i proizvodni inovacijski centar, rješavanje ključnih problema opreme za proizvodnju vodika, podrška "specijaliziranim i posebnim novim „mala i srednja preduzeća da učestvuju u istraživanju i razvoju zajedničkih tehnologija opreme za proizvodnju vodonika, i da kultivišu jedan broj pojedinačnih preduzeća sa jakim nezavisnim sposobnostima osnovne tehnologije.
Ojačati podršku politike za integrisanu proizvodnju vodonika i hidrogenacione stanice.
Plan ističe da, da bismo istražili nove modele kao što su vodonične stanice koje integrišu proizvodnju, skladištenje i hidrogenaciju vodonika u stanici, moramo da probijemo ograničenja politike izgradnje integrisanih stanica iz korena.Uvesti nacionalni zakon o energetici što je prije moguće kako bi se odredio energetski atribut vodonika sa višeg nivoa.Probiti ograničenja u izgradnji integrisanih stanica, promovisati integrisanu proizvodnju i hidrogenaciju vodonika, i sprovesti pilot demonstraciju izgradnje i rada integrisanih stanica u ekonomski razvijenim područjima sa bogatim resursima prirodnog gasa.Obezbijediti finansijske subvencije za izgradnju i rad integrisanih stanica koje ispunjavaju zahtjeve ekonomičnosti cijena i standarda za emisiju ugljika, podržati relevantna vodeća preduzeća da se prijave za nacionalna "specijalizirana i posebna nova" preduzeća i poboljšati sigurnosne tehničke specifikacije i standarde integriranog vodonika proizvodne i hidrogenacijske stanice.
Aktivno provoditi demonstraciju i promociju novih poslovnih modela.
Podsticati inovacije poslovnog modela u vidu integrisane proizvodnje vodonika u stanicama, sveobuhvatnih stanica za snabdevanje naftom, vodonikom i električnom energijom i koordinisanog rada „vodika, vozila i stanica“.U oblastima sa velikim brojem vozila na gorivne ćelije i visokim pritiskom na snabdevanje vodonikom, istražićemo integrisane stanice za proizvodnju vodonika i hidrogenaciju iz prirodnog gasa, i poticati područja sa razumnim cenama prirodnog gasa i demonstracionim radom vozila na gorivne ćelije.U područjima sa obilnim izvorima energije vjetra i hidroenergije i scenarijima primjene energije vodika, izgradite integrirane stanice za proizvodnju i hidrogenaciju vodonika s obnovljivom energijom, postupno proširite skalu demonstracije, formirajte replicirano i popularizirano iskustvo i ubrzajte smanjenje ugljika i troškova energije vodonika.
(Autor: budući istraživački tim industrije Pekinga Yiwei Zhiyuan Information Consulting Center)
Vrijeme objave: Sep-29-2022
