Innovación, popularización e aplicación da tecnoloxía de produción de enerxía de hidróxeno: un estudo de caso de Ally Hi-Tech
Ligazón orixinal:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Nota do editor: este é un artigo publicado orixinalmente pola conta oficial de Wechat: China Thinktank
O 23 de marzo, a Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma e a Administración Nacional de Enerxía de China publicaron conxuntamente o plan a medio e longo prazo para o desenvolvemento da industria enerxética do hidróxeno (2021-2035) (en diante, o plan), que definiu a enerxía atributo do hidróxeno e propuxo que a enerxía do hidróxeno é unha parte integrante do futuro sistema enerxético nacional e a dirección clave das novas industrias estratéxicas.O vehículo de pila de combustible é o principal campo de aplicación de enerxía do hidróxeno e o avance do desenvolvemento industrial en China.
En 2021, impulsado pola política nacional de demostración e aplicación de vehículos de pila de combustible, lanzáronse sucesivamente as cinco aglomeracións urbanas de Pequín, Tianjin, Hebei, Shanghai, Guangdong, Hebei e Henan, comezou a demostración e aplicación a gran escala de 10.000 vehículos de pila de combustible. que se poñerá en marcha, e o desenvolvemento da industria de enerxía de hidróxeno impulsado pola demostración e aplicación de vehículos de pila de combustible púxose en práctica.
Ao mesmo tempo, tamén se realizaron avances na aplicación e exploración da enerxía do hidróxeno en campos non do transporte como o aceiro, a industria química e a construción.No futuro, as aplicacións diversificadas e en múltiples escenarios da enerxía do hidróxeno traerán unha gran demanda de hidróxeno.Segundo a previsión da China Hydrogen Energy Alliance, para 2030, a demanda de hidróxeno de China alcanzará os 35 millóns de toneladas e a enerxía do hidróxeno representará polo menos o 5% do sistema enerxético terminal de China;En 2050, a demanda de hidróxeno estará preto de 60 millóns de toneladas, a enerxía do hidróxeno representa máis do 10% do sistema enerxético terminal de China e o valor da produción anual da cadea industrial alcanzará os 12 billóns de yuans.
Desde a perspectiva do desenvolvemento industrial, a industria de enerxía de hidróxeno de China aínda está na fase inicial de desenvolvemento.No proceso de aplicación, demostración e promoción da enerxía do hidróxeno, a oferta insuficiente e o alto custo do hidróxeno para a enerxía sempre foi un problema difícil que restrinxe o desenvolvemento da industria enerxética do hidróxeno de China.Como vínculo principal do abastecemento de hidróxeno, os problemas de alto prezo de fábrica e alto custo de almacenamento e transporte do hidróxeno do vehículo aínda son destacados.
Polo tanto, China necesita con urxencia acelerar a innovación, popularización e aplicación da tecnoloxía de produción de hidróxeno de baixo custo, mellorar a economía da aplicación de demostración reducindo o custo do abastecemento de enerxía de hidróxeno, apoiar a aplicación de demostración a gran escala de vehículos de pila de combustible e entón impulsar o desenvolvemento de toda a industria da enerxía do hidróxeno.
O alto prezo do hidróxeno é un problema destacado no desenvolvemento da industria da enerxía do hidróxeno en China
China é un gran país produtor de hidróxeno.A produción de hidróxeno distribúese en industrias petroquímicas, químicas, coquerías e outras.A maior parte do hidróxeno producido utilízase como produtos intermedios para o refino de petróleo, amoníaco sintético, metanol e outros produtos químicos.Segundo as estatísticas da China Hydrogen Energy Alliance, a produción actual de hidróxeno en China é duns 33 millóns de toneladas, principalmente a partir de carbón, gas natural e outras enerxías fósiles e purificación de gases de subprodutos industriais.Entre eles, a produción de hidróxeno a partir do carbón é de 21,34 millóns de toneladas, o que supón o 63,5%.Seguida pola produción de hidróxeno de subprodutos industriais e hidróxeno de gas natural, cunha produción de 7,08 millóns de toneladas e 4,6 millóns de toneladas respectivamente.A produción de hidróxeno por electrólise da auga é relativamente pequena, preto de 500.000 toneladas.
Aínda que o proceso de produción de hidróxeno industrial está maduro, a cadea industrial está completa e a adquisición é relativamente conveniente, a subministración de hidróxeno enerxético aínda ten grandes desafíos.O maior custo da materia prima e o custo de transporte da produción de hidróxeno conducen a un maior prezo de subministración terminal de hidróxeno.Para conseguir a popularización e aplicación a gran escala da tecnoloxía enerxética do hidróxeno, a clave é romper o pescozo de botella do alto custo de adquisición de hidróxeno e do custo de transporte.Entre os métodos de produción de hidróxeno existentes, o custo da produción de hidróxeno de carbón é baixo, pero o nivel de emisión de carbono é alto.O custo de consumo de enerxía da produción de hidróxeno por electrólise de auga nas grandes industrias é elevado.
Incluso con baixa electricidade, o custo de produción de hidróxeno é de máis de 20 yuan / kg.O baixo custo e o baixo nivel de emisión de carbono da produción de hidróxeno polo abandono da enerxía renovable é unha dirección importante para a obtención de hidróxeno no futuro.Na actualidade, a tecnoloxía está madurando gradualmente, pero a localización de adquisición é relativamente remota, o custo de transporte é moi alto e non hai ningún escenario de promoción e aplicación.Desde a perspectiva da composición do custo do hidróxeno, o 30 ~ 45% do prezo do hidróxeno enerxético é o custo do transporte e recheo de hidróxeno.A tecnoloxía de transporte de hidróxeno existente baseada en hidróxeno de gas a alta presión ten menos volume de transporte de vehículos únicos, escaso valor económico do transporte de longa distancia e as tecnoloxías de almacenamento e transporte en estado sólido e hidróxeno líquido non están maduras.A subcontratación de hidróxeno gaseoso na estación de reabastecemento de hidróxeno segue sendo a vía principal.
Na especificación de xestión actual, o hidróxeno aínda figura como xestión de produtos químicos perigosos.A produción industrial de hidróxeno a gran escala debe entrar no parque da industria química.A produción de hidróxeno a gran escala non coincide coa demanda de hidróxeno dos vehículos descentralizados, o que resulta en prezos elevados do hidróxeno.É urxente unha tecnoloxía de produción e reabastecemento de hidróxeno altamente integrada para lograr un avance.O nivel de prezos da produción de hidróxeno de gas natural é razoable, o que pode realizar un abastecemento estable e a gran escala.Polo tanto, en áreas con gas natural relativamente abundante, a estación de reabastecemento e produción de hidróxeno integrada baseada en gas natural é unha opción de subministración de hidróxeno viable e un camiño realista para promover a estación de reabastecemento de hidróxeno para reducir o custo e resolver o difícil problema de repostar nalgúns campos.Actualmente, hai preto de 237 estacións de produción de hidróxeno integradas montadas en patines no mundo, que representan preto de 1/3 do número total de estacións de reabastecemento de hidróxeno estranxeiras.Entre eles, Xapón, Europa, América do Norte e outras rexións adoptan amplamente o modo de operación de produción integrada de hidróxeno e estación de recarga de combustible na estación.En termos de situación doméstica, Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou e outros lugares comezaron a explorar a construción e operación piloto de estacións integradas de produción e reabastecemento de hidróxeno.Pódese prever que despois do avance das políticas e regulamentos de xestión e produción de hidróxeno, a estación de reabastecemento e produción integrada de hidróxeno será a opción realista para o funcionamento comercial da estación de reabastecemento de hidróxeno.
Experiencia en innovación, divulgación e aplicación da tecnoloxía de produción de hidróxeno de Ally Hi-Tech
Como empresa líder no campo da produción de hidróxeno en China, Ally Hi-Tech leva máis de 20 anos centrándose na investigación e desenvolvemento de novas solucións enerxéticas e tecnoloxías avanzadas de produción de hidróxeno.Nos campos da tecnoloxía de produción de hidróxeno de gas natural a pequena escala, tecnoloxía de produción de hidróxeno de metanol de oxidación catalítica, tecnoloxía de produción de hidróxeno de electrólise de auga a alta temperatura, tecnoloxía de produción de hidróxeno de descomposición de amoníaco, tecnoloxía de amoníaco sintético a pequena escala, conversor de metanol monómero grande, produción integrada de hidróxeno e sistema de hidroxenación, tecnoloxía de purificación direccional de hidróxeno do vehículo, fixéronse moitos avances en campos técnicos de vangarda como os enumerados anteriormente.
Seguir impulsando a innovación tecnolóxica na produción de hidróxeno.
Ally Hi-Tech sempre toma a produción de hidróxeno como o núcleo do seu negocio e segue levando a cabo innovacións tecnolóxicas na produción de hidróxeno, como a conversión de metanol, o reformado de gas natural e a purificación direccional de hidróxeno PSA.Entre eles, un único conxunto de equipos de produción de hidróxeno de conversión de metanol desenvolvido e deseñado de forma independente pola empresa ten unha capacidade de produción de hidróxeno de 20000 Nm ³/h.A presión máxima alcanza os 3.3Mpa, alcanzando o nivel avanzado internacional, coas vantaxes de baixo consumo de enerxía, seguridade e fiabilidade, proceso sinxelo, desatendido, etc.A compañía fixo un gran avance na tecnoloxía de produción de hidróxeno do reformado de gas natural (método SMR).
Adoptase a tecnoloxía de reforma do intercambio de calor e a capacidade de produción de hidróxeno dun único conxunto de equipos é de ata 30000 Nm³/h.A presión máxima pode alcanzar 3.0MPa, o custo de investimento redúcese moito e o consumo de enerxía do gas natural redúcese nun 33%;En termos de tecnoloxía de purificación direccional de hidróxeno por adsorción de oscilación de presión (PSA), a empresa desenvolveu unha variedade de conxuntos completos de tecnoloxías de purificación de hidróxeno e a capacidade de produción de hidróxeno dun único conxunto de equipos é de 100.000 Nm³/h.A presión máxima é de 5,0 MPa.Ten as características de alto grao de automatización, operación sinxela, bo ambiente e longa vida útil.Foi amplamente utilizado no campo da separación industrial de gases.
Figura 1: conxunto de equipos de produción H2 de Ally Hi-Tech
Atención prestada ao desenvolvemento e promoción de produtos da serie de enerxía do hidróxeno.
Mentres leva a cabo a innovación tecnolóxica de produción de hidróxeno e o desenvolvemento de produtos, Ally Hi-Tech presta atención á expansión do desenvolvemento de produtos no campo das pilas de combustible de hidróxeno posteriores, promove activamente a I + D e a aplicación de catalizadores, adsorbentes, válvulas de control, pequeno hidróxeno modular. equipos de produción e sistema de subministración de enerxía de pila de combustible de longa duración, e promove vigorosamente a tecnoloxía e equipos de produción integrada de hidróxeno e estación de hidroxenación.En termos de promoción do produto, a cualificación profesional do deseño de enxeñería Ally Hi-Tech é ampla.Comprometeuse a ofrecer produtos e servizos de solución enerxética de hidróxeno único, e a aplicación do mercado de produtos promóvese rapidamente.
Realizáronse avances na aplicación de equipos de produción de hidróxeno.
Na actualidade, Ally Hi-Tech construíu máis de 620 conxuntos de equipos de produción e purificación de hidróxeno.Entre eles, Ally Hi-Tech promoveu máis de 300 conxuntos de equipos de produción de hidróxeno de metanol, máis de 100 conxuntos de equipos de produción de hidróxeno de gas natural e máis de 130 conxuntos de equipos de grandes proxectos PSA, e levou a cabo unha serie de proxectos de produción de hidróxeno de temas nacionais.
Ally Hi-Tech colaborou con empresas famosas no país e no estranxeiro, como Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Alemaña, Praxair América, Iwatani Xapón, BP, etc.É un dos conxuntos completos de provedores de servizos de equipamento coa maior oferta do mundo no campo dos pequenos e medianos equipos de produción de hidróxeno.Na actualidade, o equipo de produción de hidróxeno Ally Hi-Tech foi exportado a 16 países e rexións como Estados Unidos, Xapón, Corea do Sur, India, Malaisia, Filipinas, Paquistán, Myanmar, Tailandia e Sudáfrica.En 2019, o equipo de produción de hidróxeno de gas natural integrado de terceira xeración de Ally Hi-Tech foi exportado a American Plug Power Inc., que foi deseñado e fabricado de acordo cos estándares estadounidenses, creando un precedente para que os equipos de produción de hidróxeno de gas natural de China ser exportado a Estados Unidos.
Figura 2. Equipos integrados de produción e hidroxenación de hidróxeno exportados por Ally Hi-Tech aos Estados Unidos
Construción do primeiro lote da estación integrada de produción e hidroxenación de hidróxeno.
Tendo en conta os problemas prácticos das fontes inestables e os altos prezos do hidróxeno para a enerxía, Ally High-Tech comprométese a promover a aplicación dunha tecnoloxía de produción de hidróxeno altamente integrada e a utilizar o sistema de subministración de metanol maduro existente, a rede de gasodutos de gas natural, o GNC e Estacións de recheo de GNL para reconstruír e ampliar a estación integrada de produción e reabastecemento de hidróxeno.En setembro de 2021, a primeira estación de hidroxenación e produción de hidróxeno integrada de gas natural doméstica baixo o contrato xeral de Ally Hi-Tech púxose en funcionamento na estación de hidroxenación de gas Foshan Nanzhuang.
A estación está deseñada cun conxunto de unidade de produción de hidróxeno de reforma de gas natural de 1000 kg / día e un conxunto de unidade de produción de hidróxeno de electrólise de auga de 100 kg / día, cunha capacidade de hidroxenación externa de 1000 kg / día.É unha típica estación de hidroxenación integrada "produción de hidróxeno + compresión + almacenamento + recheo".Asume o liderado na aplicación da tecnoloxía de co-purificación direccional de catalizador de cambio de temperatura amplo ecolóxico na industria, que mellora a eficiencia da produción de hidróxeno nun 3% e reduce efectivamente o consumo de enerxía da produción de hidróxeno.A estación conta con equipos de produción de hidróxeno de alta integración, pequena superficie e moi integrados.
A produción de hidróxeno na estación reduce os enlaces de transporte de hidróxeno e o custo de almacenamento e transporte de hidróxeno, o que reduce directamente o custo do consumo de hidróxeno.A estación reservou unha interface externa, que pode encher remolques de tubos longos e servir como estación principal para proporcionar fonte de hidróxeno ás estacións de hidroxenación circundantes, formando unha estación integrada subnai de hidroxenación rexional.Ademais, esta estación integrada de produción e hidroxenación de hidróxeno tamén se pode reconstruír e ampliar en función do sistema de distribución de metanol existente, a rede de gasodutos de gas natural e outras instalacións, así como as gasolineiras e as estacións de recheo de GNC e GNL, que é fácil de promover e implementar.
Figura 3 Estación integrada de produción e hidroxenación de hidróxeno en Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Lidera activamente a innovación, promoción e aplicación da industria e intercambios e cooperación internacionais.
Como empresa clave de alta tecnoloxía do programa nacional Torch, unha empresa de demostración de nova economía na provincia de Sichuan e unha nova empresa especializada e especial na provincia de Sichuan, Ally Hi-Tech lidera activamente a innovación da industria e promove os intercambios e a cooperación internacionais.Desde 2005, Ally Hi-Tech proporcionou sucesivamente tecnoloxía e equipos de produción de hidróxeno nos principais proxectos nacionais de pilas de combustible 863: estación de reabastecemento de hidróxeno de Shanghai Anting, estación de reabastecemento de hidróxeno olímpica de Pequín e estación de reabastecemento de hidróxeno da Expo Mundial de Xangai, e proporcionou todos os proxectos de estacións de produción de hidróxeno. do centro de lanzamento espacial de China con altos estándares.
Como membro do Comité nacional de normalización da enerxía do hidróxeno, Ally Hi-Tech participou activamente na construción do sistema estándar de enerxía do hidróxeno no país e no estranxeiro, liderou a elaboración dun estándar nacional de enerxía do hidróxeno e participou na formulación de sete estándares nacionais. e un estándar internacional.Ao mesmo tempo, Ally Hi-Tech promoveu activamente os intercambios e a cooperación internacionais, estableceu Chengchuan Technology Co., Ltd. en Xapón, desenvolveu unha nova xeración de tecnoloxía de produción de hidróxeno, tecnoloxía de coxeración SOFC e produtos relacionados e realizou cooperación con empresas. nos Estados Unidos, Alemaña e Xapón nos campos da nova tecnoloxía de produción de hidróxeno por electrólise de auga e tecnoloxía de amoníaco sintético a pequena escala.Con 45 patentes de China, Estados Unidos e da Unión Europea, Ally Hi-Tech é unha empresa típica baseada na tecnoloxía e orientada á exportación.
Suxestión de políticas
Segundo a análise anterior, baseada na innovación da tecnoloxía de produción de hidróxeno, Ally Hi-Tech logrou avances no desenvolvemento de equipos de produción de hidróxeno, a promoción e aplicación de equipos de produción de hidróxeno, a construción e operación de produción integrada de hidróxeno e estación de repostaxe. , que é de gran importancia para a innovación tecnolóxica independente de China da enerxía do hidróxeno e para reducir o custo do consumo de hidróxeno enerxético.Co fin de garantir e mellorar o abastecemento de enerxía de hidróxeno, acelerar a construción dunha rede de abastecemento de enerxía de hidróxeno segura, estable e eficiente e construír un sistema diversificado de produción de hidróxeno limpo, de baixa emisión de carbono e de baixo custo, China necesita fortalecer a innovación tecnolóxica de produción de hidróxeno e desenvolvemento de produtos, romper as limitacións de políticas e regulamentos, e fomentar novos equipos e modelos con potencial de mercado para probar primeiro.Ao mellorar aínda máis as políticas de apoio e optimizar o ambiente industrial, axudaremos á industria enerxética do hidróxeno de China a desenvolverse con alta calidade e apoiaremos firmemente a transformación ecolóxica da enerxía.
Mellorar o sistema de políticas da industria da enerxía do hidróxeno.
Na actualidade, publicáronse o "posicionamento estratéxico e as políticas de apoio á industria da enerxía do hidróxeno", pero non se especificou a dirección específica de desenvolvemento da industria da enerxía do hidróxeno.Para romper os obstáculos institucionais e os pescozos de botella das políticas do desenvolvemento industrial, China ten que reforzar a innovación política, formular normas de xestión da enerxía do hidróxeno perfectas, aclarar os procesos de xestión e as institucións de xestión de preparación, almacenamento, transporte e recheo e implementar as responsabilidades do departamento responsable de supervisión de seguridade.Adherirse ao modelo de aplicación de demostración que impulsa o desenvolvemento industrial e promover de forma integral o desenvolvemento demostrativo diversificado da enerxía do hidróxeno no transporte, almacenamento de enerxía, enerxía distribuída, etc.
Construír un sistema de subministración de enerxía de hidróxeno segundo as condicións locais.
Os gobernos locais deben considerar amplamente a capacidade de subministración de enerxía de hidróxeno, a base industrial e o espazo de mercado na rexión, en función das vantaxes dos recursos existentes e potenciais, seleccionar métodos de produción de hidróxeno axeitados segundo as condicións locais, levar a cabo a construción de capacidade de garantía de subministración de enerxía de hidróxeno. , dan prioridade ao uso do hidróxeno subproduto industrial e céntranse no desenvolvemento da produción de hidróxeno a partir de enerxías renovables.Fomentar que as rexións cualificadas cooperen a través de múltiples canles para construír un sistema local de subministración de enerxía de hidróxeno de baixo carbono, seguro, estable e económico para satisfacer a demanda de subministración de fontes de hidróxeno a gran escala.
Incrementar a innovación tecnolóxica dos equipos de produción de hidróxeno.
Concéntrase na promoción da I + D, a fabricación e a aplicación industrial de equipos clave para a purificación de hidróxeno e a produción de hidróxeno, e constrúe un sistema de tecnoloxía de desenvolvemento de alta calidade para produtos de equipos de enerxía de hidróxeno confiando en empresas vantaxosas da cadea industrial.Apoiar as empresas líderes no campo da produción de hidróxeno para tomar o liderado, establecer plataformas de innovación como o centro de innovación industrial, o centro de investigación en enxeñaría, o centro de innovación tecnolóxica e o centro de innovación de fabricación, abordar os principais problemas dos equipos de produción de hidróxeno, apoiar "novos especializados e especiais". "Pequenas e medianas empresas para participar na investigación e desenvolvemento de tecnoloxías comúns de equipos de produción de hidróxeno, e cultivar unha serie de empresas campión única con forte capacidade independente da tecnoloxía básica.
Reforzar o apoio ás políticas para as estacións integradas de produción e hidroxenación de hidróxeno.
O Plan sinala que para explorar novos modelos como as estacións de hidróxeno que integren a produción, o almacenamento e a hidroxenación de hidróxeno na estación, hai que romper as limitacións políticas á construción de estacións integradas desde a raíz.Introduza a lei nacional de enerxía canto antes para determinar o atributo enerxético do hidróxeno desde o nivel superior.Romper as restricións á construción de estacións integradas, promover estacións de produción e hidroxenación integradas de hidróxeno e realizar demostracións piloto da construción e operación de estacións integradas en áreas desenvolvidas economicamente con ricos recursos de gas natural.Proporcionar subvencións financeiras para a construción e operación de estacións integradas que cumpran os requisitos de economía de prezos e estándares de emisión de carbono, apoiar ás empresas líderes relevantes para solicitar novas empresas nacionais "especializadas e especiais" e mellorar as especificacións técnicas de seguridade e os estándares de hidróxeno integrado. estacións de produción e hidroxenación.
Realizar activamente a demostración e promoción de novos modelos de negocio.
Fomentar a innovación do modelo de negocio en forma de produción integrada de hidróxeno en estacións, estacións integrais de subministración de enerxía para petróleo, hidróxeno e electricidade, e funcionamento coordinado de "hidróxeno, vehículos e estacións".Nas áreas con gran número de vehículos de pila de combustible e alta presión sobre o abastecemento de hidróxeno, exploraremos estacións integradas para a produción de hidróxeno e hidroxenación a partir de gas natural, e fomentaremos áreas con prezos razoables de gas natural e demostración de operacións de vehículos de pila de combustible.En áreas con abundantes recursos eólicos e hidroeléctricos e escenarios de aplicación de enerxía de hidróxeno, constrúe estacións integradas de produción e hidroxenación de hidróxeno con enerxía renovable, amplía gradualmente a escala de demostración, forma experiencia replicable e popularizada e acelera a redución de carbono e custos do hidróxeno enerxético.
(Autor: futuro equipo de investigación da industria do Centro de Consultoría de Información Beijing Yiwei Zhiyuan)
Hora de publicación: 29-09-2022
