Innovació, popularització i aplicació de la tecnologia de producció d'energia d'hidrogen: un estudi de cas d'Ally Hi-Tech
Enllaç original:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Nota de l'editor: aquest és un article publicat originalment pel compte oficial de Wechat: China Thinktank
El 23 de març, la Comissió Nacional de Desenvolupament i Reforma i l'Administració Nacional d'Energia de la Xina van emetre conjuntament el pla a mitjà i llarg termini per al desenvolupament de la indústria energètica d'hidrogen (2021-2035) (d'ara endavant, el pla), que definia l'energia. atribut de l'hidrogen i va proposar que l'energia de l'hidrogen és una part integral del futur sistema energètic nacional i la direcció clau de noves indústries estratègiques.El vehicle de pila de combustible és el camp líder en l'aplicació de l'energia de l'hidrogen i l'avenç del desenvolupament industrial a la Xina.
El 2021, impulsat per la política nacional de demostració i aplicació de vehicles de pila de combustible, es van llançar successivament les cinc aglomeracions urbanes de Pequín, Tianjin, Hebei, Xangai, Guangdong, Hebei i Henan, es va iniciar la demostració i aplicació a gran escala de 10.000 vehicles de pila de combustible. es posarà en marxa i s'ha posat en pràctica el desenvolupament de la indústria energètica d'hidrogen impulsada per la demostració i l'aplicació de vehicles de pila de combustible.
Al mateix temps, també s'han fet avenços en l'aplicació i l'exploració de l'energia de l'hidrogen en camps no relacionats amb el transport com l'acer, la indústria química i la construcció.En el futur, les aplicacions diversificades i multiescenaris de l'energia de l'hidrogen comportaran una gran demanda d'hidrogen.Segons la predicció de la Xina Hydrogen Energy Alliance, l'any 2030, la demanda d'hidrogen de la Xina arribarà als 35 milions de tones i l'energia d'hidrogen representarà almenys el 5% del sistema energètic terminal de la Xina;L'any 2050, la demanda d'hidrogen serà propera als 60 milions de tones, l'energia de l'hidrogen representa més del 10% del sistema energètic terminal de la Xina i el valor de producció anual de la cadena industrial arribarà als 12 bilions de iuans.
Des de la perspectiva del desenvolupament industrial, la indústria energètica de l'hidrogen de la Xina encara es troba en una fase inicial de desenvolupament.En el procés d'aplicació, demostració i promoció d'energia d'hidrogen, el subministrament insuficient i l'elevat cost de l'hidrogen per a l'energia sempre ha estat un problema difícil que restringeix el desenvolupament de la indústria energètica de l'hidrogen de la Xina.Com a enllaç bàsic del subministrament d'hidrogen, els problemes d'alt preu de fàbrica i alt cost d'emmagatzematge i transport de l'hidrogen dels vehicles encara són importants.
Per tant, la Xina necessita urgentment accelerar la innovació, la popularització i l'aplicació de la tecnologia de producció d'hidrogen de baix cost, millorar l'economia de l'aplicació de demostració reduint el cost del subministrament d'energia d'hidrogen, donar suport a l'aplicació de demostració a gran escala de vehicles de pila de combustible i després impulsar el desenvolupament de tota la indústria energètica de l'hidrogen.
L'alt preu de l'hidrogen és un problema destacat en el desenvolupament de la indústria energètica de l'hidrogen a la Xina
La Xina és un gran país productor d'hidrogen.La producció d'hidrogen es distribueix a les indústries petroquímica, química, coc i altres.La major part de l'hidrogen produït s'utilitza com a productes intermedis per a la refinació de petroli, amoníac sintètic, metanol i altres productes químics.Segons les estadístiques de la Xina Hydrogen Energy Alliance, la producció actual d'hidrogen a la Xina és d'uns 33 milions de tones, principalment a partir de carbó, gas natural i altres energies fòssils i purificació de subproductes industrials.Entre ells, la producció d'hidrogen a partir del carbó és de 21,34 milions de tones, que representa el 63,5%.Seguit de la producció d'hidrogen de subproductes industrials i d'hidrogen de gas natural, amb una producció de 7,08 milions de tones i 4,6 milions de tones respectivament.La producció d'hidrogen per electròlisi de l'aigua és relativament petita, unes 500.000 tones.
Tot i que el procés de producció d'hidrogen industrial està madur, la cadena industrial està completa i l'adquisició és relativament convenient, el subministrament d'hidrogen energètic encara té grans reptes.El major cost de la matèria primera i el cost de transport de la producció d'hidrogen condueixen a un preu més elevat de subministrament terminal d'hidrogen.Per aconseguir la popularització i l'aplicació a gran escala de la tecnologia energètica de l'hidrogen, la clau és superar el coll d'ampolla de l'elevat cost d'adquisició d'hidrogen i el cost de transport.Entre els mètodes de producció d'hidrogen existents, el cost de la producció d'hidrogen de carbó és baix, però el nivell d'emissió de carboni és alt.El cost del consum d'energia de la producció d'hidrogen per electròlisi d'aigua a les grans indústries és elevat.
Fins i tot amb poca electricitat, el cost de producció d'hidrogen és de més de 20 iuans / kg.El baix cost i el baix nivell d'emissions de carboni de la producció d'hidrogen a partir de l'abandonament d'energia renovable és una direcció important per obtenir hidrogen en el futur.Actualment, la tecnologia està madurant gradualment, però la ubicació d'adquisició és relativament remota, el cost de transport és molt elevat i no hi ha cap escenari de promoció i aplicació.Des de la perspectiva de la composició del cost de l'hidrogen, el 30 ~ 45% del preu de l'energia hidrogen és el cost del transport i l'ompliment d'hidrogen.La tecnologia de transport d'hidrogen existent basada en l'hidrogen de gas d'alta pressió té menys volum de transport d'un sol vehicle, un baix valor econòmic del transport de llarga distància i les tecnologies d'emmagatzematge i transport en estat sòlid i hidrogen líquid no estan madures.L'externalització de l'hidrogen de gas a l'estació de subministrament d'hidrogen segueix sent la via principal.
A l'especificació de gestió actual, l'hidrogen encara apareix com a gestió de productes químics perillosos.La producció industrial d'hidrogen a gran escala ha d'entrar al parc de la indústria química.La producció d'hidrogen a gran escala no coincideix amb la demanda d'hidrogen per als vehicles descentralitzats, el que resulta en preus elevats de l'hidrogen.Es necessita urgentment una tecnologia de producció d'hidrogen i recàrrega de combustible altament integrada per aconseguir un avenç.El nivell de preus de la producció d'hidrogen de gas natural és raonable, cosa que pot aconseguir un subministrament estable i a gran escala.Per tant, a les zones amb gas natural relativament abundant, la producció integrada d'hidrogen i l'estació de recàrrega de combustible basada en gas natural és una opció de subministrament d'hidrogen factible i un camí realista per promoure l'estació de recàrrega d'hidrogen per reduir el cost i resoldre el difícil problema de repostar en alguns casos. àrees.En l'actualitat, hi ha unes 237 estacions de producció d'hidrogen integrades muntades en patins al món, que representen aproximadament 1/3 del nombre total d'estacions d'hidrogen estrangeres.Entre ells, el Japó, Europa, Amèrica del Nord i altres regions adopten àmpliament el mode d'operació de producció integrada d'hidrogen i estació de reabastament a l'estació.Pel que fa a la situació domèstica, Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou i altres llocs han començat a explorar la construcció i l'explotació pilot d'estacions integrades de producció d'hidrogen i avituallament.Es pot predir que després de l'avenç de les polítiques i regulacions de gestió i producció d'hidrogen, l'estació integrada de producció d'hidrogen i avituallament serà l'opció realista per a l'operació comercial de l'estació de subministrament d'hidrogen.
Experiència en innovació, divulgació i aplicació de la tecnologia de producció d'hidrogen d'Ally Hi-Tech
Com a empresa líder en el camp de la producció d'hidrogen a la Xina, Ally Hi-Tech s'ha centrat en la investigació i el desenvolupament de noves solucions energètiques i tecnologies avançades de producció d'hidrogen des de la seva creació durant més de 20 anys.En els camps de la tecnologia de producció d'hidrogen de gas natural a petita escala, tecnologia de producció d'hidrogen de metanol d'oxidació catalítica, tecnologia de producció d'hidrogen d'electròlisi d'aigua a alta temperatura, tecnologia de producció d'hidrogen de descomposició d'amoníac, tecnologia d'amoníac sintètic a petita escala, gran convertidor de metanol monòmer, producció integrada d'hidrogen i sistema d'hidrogenació, tecnologia de purificació direccional d'hidrogen del vehicle, s'han fet molts avenços en camps tècnics d'avantguarda com els que s'esmenten anteriorment.
Continuar impulsant la innovació tecnològica en la producció d'hidrogen.
Ally Hi-Tech sempre pren la producció d'hidrogen com el nucli del seu negoci i continua realitzant innovacions tecnològiques en la producció d'hidrogen, com ara la conversió de metanol, el reformat de gas natural i la purificació direccional d'hidrogen PSA.Entre ells, un únic conjunt d'equips de producció d'hidrogen de conversió de metanol desenvolupats i dissenyats de manera independent per l'empresa té una capacitat de producció d'hidrogen de 20.000 Nm³/h.La pressió màxima arriba a 3.3Mpa, arribant al nivell avançat internacional, amb els avantatges de baix consum d'energia, seguretat i fiabilitat, procés senzill, sense vigilància, etc.L'empresa ha fet un gran avenç en la tecnologia de producció d'hidrogen del reformat de gas natural (mètode SMR).
S'adopta la tecnologia de reforma d'intercanvi de calor i la capacitat de producció d'hidrogen d'un únic conjunt d'equips és de fins a 30000 Nm³/h.La pressió màxima pot arribar a 3.0MPa, el cost d'inversió es redueix molt i el consum d'energia del gas natural es redueix en un 33%;Pel que fa a la tecnologia de purificació direccional d'hidrogen d'adsorció de canvi de pressió (PSA), l'empresa ha desenvolupat una varietat de conjunts complets de tecnologies de purificació d'hidrogen i la capacitat de producció d'hidrogen d'un únic conjunt d'equips és de 100.000 Nm³/h.La pressió màxima és de 5,0 MPa.Té les característiques d'alt grau d'automatització, funcionament senzill, bon entorn i llarga vida útil.S'ha utilitzat àmpliament en el camp de la separació de gasos industrials.
Figura 1: Equips de producció H2 d'Ally Hi-Tech
Atenció prestada al desenvolupament i promoció de productes de sèrie d'energia d'hidrogen.
Mentre realitza la innovació tecnològica de producció d'hidrogen i el desenvolupament de productes, Ally Hi-Tech presta atenció a l'expansió del desenvolupament del producte en el camp de les piles de combustible d'hidrogen aigües avall, promou activament la R + D i l'aplicació de catalitzadors, adsorbents, vàlvules de control, petit hidrogen modular. equips de producció i sistema d'alimentació de pila de combustible de llarga vida, i promou enèrgicament la tecnologia i l'equip de l'estació integrada de producció d'hidrogen i hidrogenació.Pel que fa a la promoció del producte, la qualificació professional del disseny d'enginyeria Ally Hi-Tech és integral.S'ha compromès a oferir productes i serveis de solucions energètiques d'hidrogen únics, i l'aplicació del mercat de productes es promou ràpidament.
S'han fet avenços en l'aplicació d'equips de producció d'hidrogen.
Actualment, Ally Hi-Tech ha construït més de 620 conjunts d'equips de producció d'hidrogen i purificació d'hidrogen.Entre ells, Ally Hi-Tech ha promogut més de 300 jocs d'equips de producció d'hidrogen de metanol, més de 100 jocs d'equips de producció d'hidrogen de gas natural i més de 130 jocs d'equips de grans projectes PSA, i ha dut a terme diversos projectes de producció d'hidrogen de temes nacionals.
Ally Hi-Tech ha cooperat amb empreses famoses a casa i a l'estranger, com ara Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP, etc.És un dels conjunts complets de proveïdors de serveis d'equips amb el subministrament més gran del món en l'àmbit dels equips de producció d'hidrogen de mida petita i mitjana.Actualment, l'equip de producció d'hidrogen Ally Hi-Tech s'ha exportat a 16 països i regions com els Estats Units, Japó, Corea del Sud, Índia, Malàisia, Filipines, Pakistan, Myanmar, Tailàndia i Sud-àfrica.El 2019, l'equip de producció d'hidrogen de gas natural integrat de tercera generació d'Ally Hi-Tech es va exportar a American Plug Power Inc., que va ser dissenyat i fabricat d'acord amb els estàndards nord-americans, creant un precedent per als equips de producció d'hidrogen de gas natural de la Xina. s'exportarà als Estats Units.
Figura 2. Equips integrats de producció i hidrogenació d'hidrogen exportats per Ally Hi-Tech als Estats Units
Construcció del primer lot d'estació integrada de producció i hidrogenació d'hidrogen.
Tenint en compte els problemes pràctics de les fonts inestables i els alts preus de l'hidrogen per a l'energia, Ally High-Tech es compromet a promoure l'aplicació d'una tecnologia de producció d'hidrogen altament integrada i a utilitzar el sistema de subministrament de metanol madur existent, la xarxa de gasoductes de gas natural, GNC i Estacions de servei de GNL per reconstruir i ampliar l'estació integrada de producció d'hidrogen i avituallament.El setembre de 2021, es va posar en funcionament la primera estació d'hidrogenació i producció d'hidrogen de gas natural integrada domèstica sota el contracte general d'Ally Hi-Tech a l'estació d'hidrogenació de Foshan Gas Nanzhuang.
L'estació està dissenyada amb una unitat de producció d'hidrogen de reforma de gas natural de 1000 kg / dia i una unitat de producció d'hidrogen d'electròlisi d'aigua de 100 kg / dia, amb una capacitat d'hidrogenació externa de 1000 kg / dia.És una típica estació d'hidrogenació integrada de "producció d'hidrogen + compressió + emmagatzematge + ompliment".Pren el lideratge a l'hora d'aplicar un catalitzador de canvi de temperatura ampli i respectuós amb el medi ambient i una tecnologia de purificació co-direccional a la indústria, que millora l'eficiència de producció d'hidrogen en un 3% i redueix eficaçment el consum d'energia de la producció d'hidrogen.L'estació disposa d'equips de producció d'hidrogen d'alta integració, petita superfície i altament integrat.
La producció d'hidrogen a l'estació redueix els enllaços de transport d'hidrogen i el cost d'emmagatzematge i transport d'hidrogen, la qual cosa redueix directament el cost del consum d'hidrogen.L'estació té reservada una interfície externa, que pot omplir remolcs de tub llargs i servir com a estació principal per proporcionar una font d'hidrogen a les estacions d'hidrogenació circumdants, formant una estació integrada subparent d'hidrogenació regional.A més, aquesta estació integrada de producció i hidrogenació d'hidrogen també es pot reconstruir i ampliar a partir del sistema de distribució de metanol existent, la xarxa de gasoductes de gas natural i altres instal·lacions, així com les estacions de servei i les estacions de servei de GNC i GNL, que és fàcil de promoure i implementar.
Figura 3 Estació integrada de producció i hidrogenació d'hidrogen a Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Lidera activament la innovació, la promoció i l'aplicació del sector i els intercanvis i la cooperació internacionals.
Com a empresa clau d'alta tecnologia del programa nacional Torch, una empresa de demostració de la nova economia a la província de Sichuan i una nova empresa especialitzada i especial a la província de Sichuan, Ally Hi-Tech lidera activament la innovació del sector i promou els intercanvis i la cooperació internacionals.Des del 2005, Ally Hi-Tech ha proporcionat successivament tecnologia i equips de producció d'hidrogen en els principals projectes nacionals de piles de combustible 863: l'estació de reabastament d'hidrogen de Xangai Anting, l'estació de reabastament d'hidrogen olímpica de Pequín i l'estació de subministrament d'hidrogen de l'Exposició Mundial de Xangai, i va proporcionar tots els projectes d'estació de producció d'hidrogen. del centre de llançament espacial de la Xina amb alts estàndards.
Com a membre del Comitè Nacional d'Estandardització de l'Energia de l'Hidrogen, Ally Hi-Tech ha participat activament en la construcció del sistema estàndard d'energia d'hidrogen a casa i a l'estranger, ha liderat l'elaboració d'una norma nacional d'energia d'hidrogen i ha participat en la formulació de set estàndards nacionals. i un estàndard internacional.Al mateix temps, Ally Hi-Tech ha promogut activament els intercanvis i la cooperació internacionals, ha establert Chengchuan Technology Co., Ltd. al Japó, ha desenvolupat una nova generació de tecnologia de producció d'hidrogen, tecnologia de cogeneració SOFC i productes relacionats i ha dut a terme una cooperació amb empreses. als Estats Units, Alemanya i Japó en els camps de la nova tecnologia de producció d'hidrogen d'electròlisi d'aigua i tecnologia d'amoníac sintètic a petita escala.Amb 45 patents de la Xina, els Estats Units i la Unió Europea, Ally Hi-Tech és una empresa típica basada en la tecnologia i orientada a l'exportació.
Suggeriment de polítiques
Segons l'anàlisi anterior, basant-se en la innovació de la tecnologia de producció d'hidrogen, Ally Hi-Tech ha aconseguit avenços en el desenvolupament d'equips de producció d'hidrogen, la promoció i aplicació d'equips de producció d'hidrogen, la construcció i l'explotació de la producció integrada d'hidrogen i l'estació d'avituallament. , que és de gran importància per a la innovació tecnològica independent de l'energia d'hidrogen de la Xina i la reducció del cost del consum d'hidrogen energètic.Per tal d'assegurar i millorar el subministrament d'energia d'hidrogen, accelerar la construcció d'una xarxa de subministrament d'energia d'hidrogen segura, estable i eficient i construir un sistema de producció d'hidrogen diversificat, net, baix en carboni i de baix cost, la Xina ha d'enfortir la innovació tecnològica de producció d'hidrogen i desenvolupament de productes, trencar amb les limitacions de polítiques i regulacions i fomentar nous equips i models amb potencial de mercat per provar primer.Si millorem encara més les polítiques de suport i optimitzem l'entorn industrial, ajudarem la indústria energètica de l'hidrogen de la Xina a desenvolupar-se amb alta qualitat i donarem suport fermament a la transformació ecològica de l'energia.
Millorar el sistema polític de la indústria energètica de l'hidrogen.
Actualment, s'han publicat el "posicionament estratègic i les polítiques de suport de la indústria de l'energia de l'hidrogen", però no s'ha especificat la direcció específica de desenvolupament de la indústria de l'energia de l'hidrogen.Per trencar els obstacles institucionals i els colls d'ampolla de la política del desenvolupament industrial, la Xina ha d'enfortir la innovació política, formular normes perfectes de gestió de l'energia de l'hidrogen, aclarir els processos de gestió i les institucions de gestió de preparació, emmagatzematge, transport i ompliment i implementar les responsabilitats del departament responsable de supervisió de seguretat.Adherir-se al model d'aplicació de demostració que impulsa el desenvolupament industrial i promoure de manera integral el desenvolupament de demostració diversificada de l'energia d'hidrogen en el transport, l'emmagatzematge d'energia, l'energia distribuïda, etc.
Construir un sistema de subministrament d'energia d'hidrogen segons les condicions locals.
Els governs locals haurien de considerar de manera exhaustiva la capacitat de subministrament d'energia d'hidrogen, la base industrial i l'espai de mercat a la regió, en funció dels avantatges dels recursos existents i potencials, seleccionar mètodes de producció d'hidrogen adequats segons les condicions locals, dur a terme la construcció de la capacitat de garantia del subministrament d'energia d'hidrogen. , donen prioritat a l'ús d'hidrogen subproducte industrial i se centren en el desenvolupament de la producció d'hidrogen a partir d'energies renovables.Encoratjar les regions qualificades a cooperar a través de múltiples canals per construir un sistema local de subministrament d'energia d'hidrogen amb baixes emissions de carboni, segur, estable i econòmic per satisfer la demanda de subministrament de fonts d'hidrogen a gran escala.
Incrementar la innovació tecnològica dels equips de producció d'hidrogen.
Centrar-se en la promoció de l'R + D, la fabricació i l'aplicació industrial d'equips clau per a la purificació d'hidrogen i la producció d'hidrogen, i construir un sistema de tecnologia de desenvolupament d'alta qualitat per als productes d'equips d'energia d'hidrogen confiant en empreses avantatjoses de la cadena industrial.Donar suport a les empreses líders en el camp de la producció d'hidrogen per prendre el lideratge, establir plataformes d'innovació com ara el centre d'innovació industrial, el centre d'investigació en enginyeria, el centre d'innovació tecnològica i el centre d'innovació de fabricació, abordar els problemes clau dels equips de producció d'hidrogen, donar suport a "nou especialitzat i especial". "Les petites i mitjanes empreses participen en la investigació i el desenvolupament de tecnologies comunes d'equips de producció d'hidrogen i conrein un nombre d'empreses campions individuals amb una forta capacitat independent de la tecnologia bàsica.
Reforçar el suport polític a les estacions d'hidrogenació i producció integrada d'hidrogen.
El Pla assenyala que per explorar nous models com ara les estacions d'hidrogen que integren la producció, l'emmagatzematge i la hidrogenació d'hidrogen a l'estació, hem de trencar amb les limitacions polítiques a la construcció d'estacions integrades des de l'arrel.Introduïu la llei nacional d'energia tan aviat com sigui possible per determinar l'atribut energètic de l'hidrogen des del nivell superior.Trencar les restriccions a la construcció d'estacions integrades, promoure la producció integrada d'hidrogen i estacions d'hidrogenació i realitzar una demostració pilot de la construcció i funcionament d'estacions integrades en zones desenvolupades econòmicament amb rics recursos de gas natural.Proporcionar subvencions financeres per a la construcció i operació d'estacions integrades que compleixin els requisits d'economia de preus i estàndards d'emissió de carboni, donar suport a les empreses líders rellevants per sol·licitar empreses nacionals "especialitzades i especials noves" i millorar les especificacions tècniques de seguretat i els estàndards d'hidrogen integrat. estacions de producció i hidrogenació.
Realitzar activament la demostració i promoció de nous models de negoci.
Fomentar la innovació del model de negoci en forma de producció integrada d'hidrogen en estacions, estacions integrals de subministrament d'energia per a petroli, hidrogen i electricitat, i operació coordinada d'"hidrogen, vehicles i estacions".A les zones amb un gran nombre de vehicles de pila de combustible i alta pressió sobre el subministrament d'hidrogen, explorarem estacions integrades per a la producció d'hidrogen i la hidrogenació a partir de gas natural, i fomentarem zones amb preus raonables del gas natural i el funcionament de demostració de vehicles de pila de combustible.A les zones amb abundants recursos eòlics i hidroelèctrics i escenaris d'aplicació d'energia d'hidrogen, construïu estacions integrades de producció i hidrogenació d'hidrogen amb energia renovable, amplieu gradualment l'escala de demostració, formeu una experiència replicable i popularitzada i accelereu la reducció de carboni i costos de l'energia hidrogen.
(Autor: futur equip d'investigació de la indústria del Beijing Yiwei Zhiyuan Information Consulting Center)
Hora de publicació: 29-set-2022
