Innovatie, popularisering en toepassing van technologie voor de productie van waterstofenergie - een case study van Ally Hi-Tech
Originele link:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Noot van de redactie: dit is een artikel dat oorspronkelijk is gepubliceerd door het officiële Wechat-account: China Thinktank
Op 23 maart hebben de Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie en de Nationale Energieadministratie van China gezamenlijk het middellange- en langetermijnplan voor de ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie (2021-2035) uitgebracht (hierna het plan genoemd), waarin de energiedoelstellingen werden gedefinieerd. kenmerk van waterstof en stelde voor dat waterstofenergie een integraal onderdeel is van het toekomstige nationale energiesysteem en de sleutelrichting van strategische nieuwe industrieën.Brandstofcelvoertuigen zijn het leidende veld op het gebied van de toepassing van waterstofenergie en de doorbraak van de industriële ontwikkeling in China.
In 2021 werden, gedreven door het nationale demonstratie- en toepassingsbeleid voor brandstofcelvoertuigen, achtereenvolgens de vijf stedelijke agglomeraties Peking, Tianjin, Hebei, Shanghai, Guangdong, Hebei en Henan gelanceerd, en begon de grootschalige demonstratie en toepassing van 10.000 brandstofcelvoertuigen zal worden gelanceerd, en de ontwikkeling van de waterstofenergie-industrie, aangedreven door demonstratie en toepassing van brandstofcelvoertuigen, is in de praktijk gebracht.
Tegelijkertijd zijn er ook doorbraken geboekt in de toepassing en verkenning van waterstofenergie op niet-transportgebieden zoals de staalindustrie, de chemische industrie en de bouw.In de toekomst zullen gediversifieerde toepassingen van waterstofenergie in meerdere scenario's een grote vraag naar waterstof met zich meebrengen.Volgens de voorspelling van de China Hydrogen Energy Alliance zal de Chinese vraag naar waterstof in 2030 35 miljoen ton bereiken, en zal waterstofenergie minstens 5% van het Chinese terminale energiesysteem voor zijn rekening nemen;In 2050 zal de vraag naar waterstof bijna 60 miljoen ton bedragen, zal waterstofenergie meer dan 10% van het Chinese terminale energiesysteem voor zijn rekening nemen, en zal de jaarlijkse productiewaarde van de industriële keten 12 biljoen yuan bedragen.
Vanuit het perspectief van de industriële ontwikkeling bevindt de Chinese waterstofenergie-industrie zich nog in het beginstadium van ontwikkeling.In het proces van toepassing, demonstratie en promotie van waterstofenergie zijn het onvoldoende aanbod en de hoge kosten van waterstof voor energie altijd een moeilijk probleem geweest dat de ontwikkeling van de Chinese waterstofenergie-industrie beperkt.Als centrale schakel in de waterstofvoorziening zijn de problemen van de hoge prijs af fabriek en de hoge opslag- en transportkosten van waterstof uit voertuigen nog steeds prominent aanwezig.
Daarom moet China dringend de innovatie, popularisering en toepassing van goedkope waterstofproductietechnologie versnellen, de economie van demonstratietoepassingen verbeteren door de kosten van waterstofenergievoorziening te verlagen, de grootschalige demonstratietoepassing van brandstofcelvoertuigen ondersteunen, en en vervolgens de ontwikkeling van de gehele waterstofenergie-industrie stimuleren.
De hoge prijs van waterstof is een prominent probleem in de ontwikkeling van de Chinese waterstofenergie-industrie
China is een groot land dat waterstof produceert.De waterstofproductie wordt gedistribueerd in de petrochemische, chemische, cokesindustrie en andere industrieën.Het grootste deel van de geproduceerde waterstof wordt gebruikt als tussenproducten voor de raffinage van aardolie, synthetische ammoniak, methanol en andere chemische producten.Volgens de statistieken van de China Hydrogen Energy Alliance bedraagt de huidige waterstofproductie in China ongeveer 33 miljoen ton, voornamelijk uit steenkool, aardgas en andere fossiele energie en industriële bijproductgaszuivering.Onder hen bedraagt de productie van waterstof uit steenkool 21,34 miljoen ton, goed voor 63,5%.Gevolgd door de industriële bijproductproductie van waterstof en aardgaswaterstof, met een productie van respectievelijk 7,08 miljoen ton en 4,6 miljoen ton.De waterstofproductie door middel van waterelektrolyse is relatief klein, ongeveer 500.000 ton.
Hoewel het industriële waterstofproductieproces volwassen is, de industriële keten compleet is en de aanschaf relatief eenvoudig is, staat de levering van energiewaterstof nog voor grote uitdagingen.De hogere grondstofkosten en transportkosten van de waterstofproductie leiden tot een hogere terminalleveringsprijs van waterstof.Om grootschalige popularisering en toepassing van waterstofenergietechnologie te realiseren, is de sleutel het doorbreken van het knelpunt van de hoge waterstofaankoopkosten en transportkosten.Van de bestaande waterstofproductiemethoden zijn de kosten voor de productie van waterstof uit steenkool laag, maar het niveau van koolstofemissie is hoog.De energieverbruikskosten van waterstofproductie door waterelektrolyse in grote industrieën zijn hoog.
Zelfs met weinig elektriciteit bedragen de productiekosten van waterstof meer dan 20 yuan / kg.De lage kosten en het lage koolstofemissieniveau van de waterstofproductie door het stopzetten van duurzame energie zijn een belangrijke richting voor het verkrijgen van waterstof in de toekomst.Momenteel is de technologie geleidelijk volwassen, maar de acquisitielocatie ligt relatief afgelegen, de transportkosten zijn erg hoog en er is geen promotie- en toepassingsscenario.Vanuit het perspectief van de samenstelling van de waterstofkosten bestaat 30 ~ 45% van de prijs van energiewaterstof uit de kosten van het transport en het vullen van waterstof.De bestaande waterstoftransporttechnologie op basis van hogedrukgaswaterstof heeft minder transportvolume voor één voertuig, een slechte economische waarde van transport over lange afstanden, en de technologieën van opslag en transport in vaste toestand en vloeibare waterstof zijn nog niet volwassen.Het uitbesteden van waterstofgas in waterstoftankstations is nog steeds de belangrijkste manier.
In de huidige beheerspecificatie wordt waterstof nog steeds vermeld als beheer van gevaarlijke stoffen.Grootschalige industriële waterstofproductie moet het chemische industriepark betreden.Grootschalige waterstofproductie sluit niet aan bij de vraag naar waterstof voor decentrale voertuigen, met als gevolg hoge waterstofprijzen.Om een doorbraak te bereiken is dringend een sterk geïntegreerde technologie voor de productie en het tanken van waterstof nodig.Het prijsniveau van de productie van aardgaswaterstof is redelijk, waardoor een grootschalige en stabiele levering kan worden gerealiseerd.Daarom is het geïntegreerde waterstofproductie- en tankstation op basis van aardgas in gebieden met een relatief overvloedige hoeveelheid aardgas een haalbare waterstofvoorzieningsoptie en een realistisch pad om het waterstoftankstation te promoten om de kosten te verlagen en het moeilijke probleem van het tanken in sommige gebieden op te lossen. gebieden.Momenteel zijn er wereldwijd ongeveer 237 op skids gemonteerde geïntegreerde waterstofproductiestations, goed voor ongeveer 1/3 van het totale aantal buitenlandse waterstoftankstations.Onder hen nemen Japan, Europa, Noord-Amerika en andere regio's op grote schaal de bedrijfsmodus over van een geïntegreerd waterstofproductie- en tankstation in het station.Wat de binnenlandse situatie betreft, zijn Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou en andere plaatsen begonnen met het verkennen van de proefconstructie en exploitatie van geïntegreerde waterstofproductie- en tankstations.Er kan worden voorspeld dat na de doorbraak van het beleid en de regelgeving op het gebied van waterstofbeheer en waterstofproductie het geïntegreerde waterstofproductie- en tankstation de realistische keuze zal zijn voor de commerciële exploitatie van het waterstoftankstation.
Ervaring met innovatie, popularisering en toepassing van waterstofproductietechnologie van Ally Hi-Tech
Als toonaangevende onderneming op het gebied van waterstofproductie in China richt Ally Hi-Tech zich sinds de oprichting al meer dan 20 jaar op onderzoek en ontwikkeling van nieuwe energieoplossingen en geavanceerde waterstofproductietechnologieën.Op het gebied van kleinschalige waterstofproductietechnologie voor aardgas, katalytische oxidatie, methanolwaterstofproductietechnologie, hogetemperatuurwaterelektrolyse, waterstofproductietechnologie, ammoniakafbraakwaterstofproductietechnologie, kleinschalige synthetische ammoniaktechnologie, grote monomeer-methanolomzetter, geïntegreerde waterstofproductie en hydrogeneringssystemen, gerichte waterstofzuiveringstechnologie voor voertuigen, zijn er veel doorbraken gemaakt op de allernieuwste technische gebieden, zoals hierboven vermeld.
Ga door met het bevorderen van technologische innovatie op het gebied van de waterstofproductie.
Ally Hi-Tech beschouwt waterstofproductie altijd als de kern van haar activiteiten en blijft technologische innovatie uitvoeren op het gebied van waterstofproductie, zoals methanolconversie, reforming van aardgas en gerichte PSA-zuivering van waterstof.Onder hen heeft een enkele set waterstofproductieapparatuur voor methanolconversie, onafhankelijk ontwikkeld en ontworpen door het bedrijf, een waterstofproductiecapaciteit van 20.000 Nm ³/h.De maximale druk bereikt 3,3 MPa en bereikt daarmee het internationale geavanceerde niveau, met de voordelen van een laag energieverbruik, veiligheid en betrouwbaarheid, eenvoudig proces, onbeheerd enzovoort;Het bedrijf heeft een doorbraak bereikt in de waterstofproductietechnologie van aardgasreforming (SMR-methode).
De technologie voor het hervormen van de warmtewisselaar wordt toegepast en de waterstofproductiecapaciteit van een enkele set apparatuur bedraagt maximaal 30.000 Nm ³/h.De maximale druk kan 3,0 MPa bereiken, de investeringskosten worden aanzienlijk verlaagd en het energieverbruik van aardgas wordt met 33% verlaagd;Op het gebied van drukzwaaiadsorptie (PSA) gerichte waterstofzuiveringstechnologie heeft het bedrijf een verscheidenheid aan complete sets waterstofzuiveringstechnologieën ontwikkeld, en de waterstofproductiecapaciteit van een enkele set apparatuur bedraagt 100.000 Nm ³/h.De maximale druk bedraagt 5,0 MPa.Het heeft de kenmerken van een hoge mate van automatisering, eenvoudige bediening, goed milieu en een lange levensduur.Het wordt veel gebruikt op het gebied van industriële gasscheiding.
Figuur 1: H2-productieapparatuur ingesteld door Ally Hi-Tech
Aandacht voor de ontwikkeling en promotie van producten uit de serie waterstofenergie.
Bij het uitvoeren van waterstofproductietechnologie-innovatie en productontwikkeling besteedt Ally Hi-Tech aandacht aan het uitbreiden van de productontwikkeling op het gebied van stroomafwaartse waterstofbrandstofcellen, bevordert actief de R&D en toepassing van katalysatoren, adsorbentia, regelkleppen, modulaire kleine waterstof productieapparatuur en een brandstofcelvoedingssysteem met een lange levensduur, en promoot krachtig de technologie en uitrusting van een geïntegreerd waterstofproductie- en hydrogeneringsstation.Op het gebied van productpromotie is de professionele kwalificatie van Ally Hi-Tech technisch ontwerp veelomvattend.Het zet zich in voor het leveren van one-stop-producten en -diensten voor waterstofenergieoplossingen, en de toepassing op de productmarkt wordt snel gepromoot.
Er zijn doorbraken gemaakt in de toepassing van waterstofproductieapparatuur.
Momenteel zijn er door Ally Hi-Tech meer dan 620 sets waterstofproductie- en waterstofzuiveringsapparatuur gebouwd.Onder hen heeft Ally Hi-Tech meer dan 300 sets methanol-waterstofproductieapparatuur, meer dan 100 sets waterstofproductieapparatuur voor aardgas en meer dan 130 sets grote PSA-projectapparatuur gepromoot, en een aantal waterstofproductieprojecten uitgevoerd nationale onderwerpen.
Ally Hi-Tech heeft samengewerkt met bekende bedrijven in binnen- en buitenland, zoals Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Duitsland, Praxair America, Iwatani Japan, BP enzovoort.Het is een van de complete sets van apparatuurdienstverleners met het grootste aanbod op het gebied van kleine en middelgrote waterstofproductieapparatuur ter wereld.Momenteel is de Ally Hi-Tech waterstofproductieapparatuur geëxporteerd naar 16 landen en regio's zoals de Verenigde Staten, Japan, Zuid-Korea, India, Maleisië, de Filippijnen, Pakistan, Myanmar, Thailand en Zuid-Afrika.In 2019 werd de derde generatie geïntegreerde productieapparatuur voor aardgas-waterstof van Ally Hi-Tech geëxporteerd naar American Plug Power Inc., dat volledig in overeenstemming met Amerikaanse normen was ontworpen en vervaardigd, waardoor een precedent werd geschapen voor de Chinese productie-apparatuur voor aardgas-waterstof. naar de Verenigde Staten worden geëxporteerd.
Figuur 2. Geïntegreerde apparatuur voor waterstofproductie en -hydrogenering geëxporteerd door Ally Hi-Tech naar de Verenigde Staten
Bouw van de eerste batch geïntegreerd waterstofproductie- en hydrogeneringsstation.
Met het oog op de praktische problemen van onstabiele bronnen en hoge prijzen van waterstof voor energie, zet Ally High-Tech zich in voor het bevorderen van de toepassing van sterk geïntegreerde waterstofproductietechnologie en het gebruik van het bestaande volwassen methanoltoevoersysteem, aardgaspijpleidingnetwerk, CNG en LNG-tankstations om het geïntegreerde waterstofproductie- en tankstation te reconstrueren en uit te breiden.In september 2021 werd het eerste binnenlandse geïntegreerde aardgaswaterstofproductie- en -hydrogeneringsstation onder het algemene contract van Ally Hi-Tech in gebruik genomen bij het Foshan-gas-hydrogeneringsstation in Nanzhuang.
Het station is ontworpen met één set van 1000 kg/dag aardgasreformerende waterstofproductie-eenheid en één set van 100 kg/dag waterstofproductie-eenheid voor waterelektrolyse, met een externe hydrogeneringscapaciteit van 1000 kg/dag.Het is een typisch "waterstofproductie + compressie + opslag + vullen" geïntegreerd hydrogeneringsstation.Het neemt het voortouw bij het toepassen van milieuvriendelijke katalysatoren met grote temperatuurveranderingen en directionele co-zuiveringstechnologie in de industrie, die de waterstofproductie-efficiëntie met 3% verbetert en het energieverbruik van de waterstofproductie effectief vermindert.Het station heeft een hoge integratie, een klein vloeroppervlak en een sterk geïntegreerde waterstofproductieapparatuur.
De waterstofproductie in het station vermindert de waterstoftransportverbindingen en de kosten van waterstofopslag en -transport, waardoor de kosten van het waterstofverbruik direct worden verlaagd.Het station heeft een externe interface gereserveerd, die lange buistrailers kan vullen en kan dienen als moederstation om de waterstofbron te leveren voor de omliggende hydrogeneringsstations, waardoor een regionaal, onder-geïntegreerd station voor de hydrogenering wordt gevormd.Bovendien kan dit geïntegreerde waterstofproductie- en -hydrogeneringsstation ook worden gereconstrueerd en uitgebreid op basis van het bestaande methanoldistributiesysteem, het aardgaspijpleidingnetwerk en andere faciliteiten, evenals benzinestations en CNG- en LNG-tankstations, wat gemakkelijk te promoten en te vergroten is. implementeren.
Figuur 3 Geïntegreerd waterstofproductie- en hydrogeneringsstation in Nanzhuang, Foshan, Guangdong
Geeft actief leiding aan industriële innovatie, promotie en toepassing en internationale uitwisselingen en samenwerking.
Als een belangrijke hightech onderneming van het nationale Torch Program, een demonstratie-onderneming voor een nieuwe economie in de provincie Sichuan en een gespecialiseerde en speciale nieuwe onderneming in de provincie Sichuan, leidt Ally Hi-Tech actief de industriële innovatie en bevordert ze internationale uitwisselingen en samenwerking.Sinds 2005 heeft Ally Hi-Tech achtereenvolgens waterstofproductietechnologie en -apparatuur geleverd in de grote nationale 863 brandstofcelprojecten - Shanghai Anting waterstoftankstation, Beijing Olympic waterstoftankstation en Shanghai World Expo waterstoftankstation, en alle waterstofproductiestationprojecten verzorgd. van China's ruimtelanceercentrum met hoge normen.
Als lid van het nationale Waterstofenergiestandaardisatiecomité heeft Ally Hi-Tech actief deelgenomen aan de constructie van een waterstofenergiestandaardsysteem in binnen- en buitenland, leiding gegeven aan het opstellen van één nationale waterstofenergienorm en deelgenomen aan de formulering van zeven nationale normen en één internationale standaard.Tegelijkertijd heeft Ally Hi-Tech actief internationale uitwisselingen en samenwerking gepromoot, Chengchuan Technology Co., Ltd. in Japan opgericht, een nieuwe generatie waterstofproductietechnologie, SOFC-warmtekrachtkoppelingstechnologie en aanverwante producten ontwikkeld, en samengewerkt met bedrijven in de Verenigde Staten, Duitsland en Japan op het gebied van nieuwe waterelektrolyse, waterstofproductietechnologie en kleinschalige synthetische ammoniaktechnologie.Met 45 patenten uit China, de Verenigde Staten en de Europese Unie is Ally Hi-Tech een typische op technologie gebaseerde en exportgerichte onderneming.
Beleidsuggestie
Volgens de bovenstaande analyse heeft Ally Hi-Tech, gebaseerd op de innovatie van waterstofproductietechnologie, doorbraken bereikt in de ontwikkeling van waterstofproductieapparatuur, de promotie en toepassing van waterstofproductieapparatuur, de bouw en exploitatie van geïntegreerde waterstofproductie- en tankstations. , wat van groot belang is voor China's onafhankelijke technologische innovatie op het gebied van waterstofenergie en voor het verlagen van de kosten van het waterstofverbruik.Om de waterstofenergievoorziening te garanderen en te verbeteren, de aanleg van een veilig, stabiel en efficiënt waterstofenergievoorzieningsnetwerk te versnellen en een schoon, koolstofarm en goedkoop gediversifieerd waterstofproductiesysteem op te bouwen, moet China de innovatie op het gebied van waterstofproductietechnologie versterken en productontwikkeling, het doorbreken van de beperkingen van beleid en regelgeving, en het aanmoedigen van nieuwe apparatuur en modellen met marktpotentieel om eerst te proberen.Door het ondersteunende beleid verder te verbeteren en de industriële omgeving te optimaliseren, zullen we de Chinese waterstofenergie-industrie helpen zich met hoge kwaliteit te ontwikkelen en de groene transformatie van energie krachtig ondersteunen.
Verbeter het beleidssysteem van de waterstofenergie-industrie.
Op dit moment zijn de “strategische positionering en ondersteunend beleid van de waterstofenergie-industrie” uitgevaardigd, maar de specifieke ontwikkelingsrichting van de waterstofenergie-industrie is niet gespecificeerd.Om de institutionele obstakels en beleidsknelpunten van de industriële ontwikkeling te doorbreken, moet China de beleidsinnovatie versterken, perfecte normen voor het beheer van waterstofenergie formuleren, de beheerprocessen en beheersinstellingen voor voorbereiding, opslag, transport en afvullen verduidelijken, en de verantwoordelijkheden van de verantwoordelijke afdeling voor veiligheidstoezicht.Houd u aan het model van demonstratietoepassing dat de industriële ontwikkeling stimuleert, en promoot op alomvattende wijze de gediversifieerde demonstratie-ontwikkeling van waterstofenergie in transport, energieopslag, gedistribueerde energie enzovoort.
Bouw een waterstofenergievoorzieningssysteem volgens de lokale omstandigheden.
Lokale overheden moeten de capaciteit voor de levering van waterstofenergie, de industriële basis en de marktruimte in de regio uitgebreid in overweging nemen, op basis van de voordelen van bestaande en potentiële hulpbronnen, geschikte waterstofproductiemethoden selecteren op basis van de lokale omstandigheden, de constructie van garantiecapaciteit voor waterstofenergievoorziening uitvoeren , prioriteit geven aan het gebruik van industrieel bijproduct waterstof, en zich richten op de ontwikkeling van waterstofproductie uit hernieuwbare energie.Moedig gekwalificeerde regio's aan om via meerdere kanalen samen te werken om een koolstofarm, veilig, stabiel en economisch lokaal waterstofenergievoorzieningssysteem op te bouwen om aan de aanbodvraag van grootschalige waterstofbronnen te voldoen.
Vergroot de technologische innovatie van waterstofproductieapparatuur.
Focus op het bevorderen van de R&D, productie en industriële toepassing van belangrijke apparatuur voor waterstofzuivering en waterstofproductie, en bouw een hoogwaardig ontwikkelingstechnologiesysteem voor producten voor waterstofenergieapparatuur door te vertrouwen op voordelige ondernemingen in de industriële keten.Ondersteunen van toonaangevende ondernemingen op het gebied van de waterstofproductie om het voortouw te nemen, het opzetten van innovatieplatforms zoals een industrieel innovatiecentrum, een technisch onderzoekscentrum, een technologisch innovatiecentrum en een productie-innovatiecentrum, het aanpakken van de belangrijkste problemen van waterstofproductieapparatuur, het ondersteunen van "gespecialiseerde en speciale nieuwe "Kleine en middelgrote ondernemingen om deel te nemen aan onderzoek en ontwikkeling van gemeenschappelijke technologieën voor waterstofproductieapparatuur, en een aantal enkele kampioensondernemingen te cultiveren met een sterk onafhankelijk vermogen van kerntechnologie.
Versterk de beleidsondersteuning voor geïntegreerde waterstofproductie- en hydrogeneringsstations.
Het plan wijst erop dat om nieuwe modellen te onderzoeken, zoals waterstofstations die waterstofproductie, -opslag en -hydrogenering in het station integreren, we de beleidsbeperkingen op de bouw van geïntegreerde stations vanaf de basis moeten doorbreken.Voer zo snel mogelijk de nationale energiewet in om het energiekenmerk van waterstof vanaf het hoogste niveau te bepalen.Doorbreek de beperkingen op de bouw van geïntegreerde stations, bevorder geïntegreerde waterstofproductie- en hydrogeneringsstations, en voer proefdemonstraties uit van de bouw en exploitatie van geïntegreerde stations in economisch ontwikkelde gebieden met rijke aardgasbronnen.Financiële subsidies verstrekken voor de bouw en exploitatie van geïntegreerde stations die voldoen aan de eisen van prijseconomie en koolstofemissienormen, relevante toonaangevende ondernemingen ondersteunen bij het aanvragen van nationale "gespecialiseerde en speciale nieuwe" ondernemingen, en de veiligheidstechnische specificaties en normen van geïntegreerde waterstof verbeteren productie- en hydrogeneringsstations.
Actief uitvoeren van demonstraties en promotie van nieuwe bedrijfsmodellen.
Stimuleer innovatie van bedrijfsmodellen in de vorm van geïntegreerde waterstofproductie in stations, uitgebreide energievoorzieningsstations voor olie, waterstof en elektriciteit, en gecoördineerde exploitatie van "waterstof, voertuigen en stations".In gebieden met een groot aantal brandstofcelvoertuigen en een hoge druk op de waterstofvoorziening zullen we geïntegreerde stations voor waterstofproductie en -hydrogenering uit aardgas verkennen, en gebieden met redelijke aardgasprijzen en demonstratie-operaties van brandstofcelvoertuigen aanmoedigen.Bouw in gebieden met overvloedige wind- en waterkrachtbronnen en toepassingsscenario's voor waterstofenergie geïntegreerde waterstofproductie- en hydrogeneringsstations met hernieuwbare energie, breid geleidelijk de demonstratieschaal uit, vorm repliceerbare en gepopulariseerde ervaringen en versnel de koolstof- en kostenreductie van energie-waterstof.
(Auteur: toekomstig industrieonderzoeksteam van Beijing Yiwei Zhiyuan Information Consulting Center)
Posttijd: 29 september 2022
