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氢能这两年在中国炙手可热,已经纳入到政府工作报告,各省份也陆续发布了产业规划。我国焦化企业在生产过程中副产大量的氢,如何在发展氢能产业过程中对其综合利用?焦化企业如何抓住氢能发展的机遇有所作为?在9月26日举办的2019(第七届)中国煤焦化行业技术发展论坛上,业内专家、企业家普遍认为,焦化企业发展氢能要因企制宜,宜氢则氢、宜电则电、宜化则化,不要盲目追求热门。焦炉煤气制氢具有明显的技术经济性。10年内,中国将成为世界最大的氢能与燃料电池市场。

国际氢能委员会预计,2050年氢能源在整个能源消耗量的占比将达到约20%。需求层面的验算结果显示,到2030年全球需要提供1000万辆至1500万辆燃料电池乘用车及50万辆燃料电池卡车行驶所需的氢气。作为重要的能源结构转型方式,氢能源能够催生约2.5万亿美元的商业价值,并同时创造3000多万个就业机会。

目前,世界上95%的氢气是通过石化燃料的重整获得的。从能效、“三废”排放、碳排放及经济性综合考虑,焦炉煤气制氢具有明显的技术经济性。按我国2018年焦炭产量4.38亿吨计,50%焦炉煤气回炉自用,我国焦化行业可利用的氢气总量约为508.1亿立方米/年,约863.8万吨/年,是石油制氢的2.88倍,电解水制氢的8.64倍。山西焦化行业可利用的氢气总量约为107.4亿立方米/年,约182.6万吨/年。

氢燃料电池正由星星之火渐成燎原之势,首先托起这个火把的是从中央到地方的各级主管机构。在中央政府政策支持下,氢能在中国得到重视。焦化企业发展氢能切合国家新能源发展战略。山西焦化转型发展氢能可化解过剩产能、减少生态环境污染,为京津冀防污治霾建立一道屏障。

氢能利用发展迅速,10年内,中国将成为世界最大的氢能与燃料电池市场。焦化企业发展氢能,首先是利用自己副产的氢提取高纯度氢,并建小型的加氢站,置换企业的通勤车、私家车、公车。

氢能利用前景较辉煌,但目前应以技术储备为主,若要上马,从经济性角度考虑需谨慎。

氢能的利用途径或者燃烧,或者燃料电池,山西的氢能利用应主要考虑焦炉煤气提氢。加氢站有几百千克的,最大的也可达2吨。上海化工工业园区建设的一个加氢站,每天加氢2吨,105万吨大概能建1400座加氢站,资源量非常大,前景也很辉煌,但上马需谨慎。

为什么要慎重呢?从成本上分析,以8米多长的公交车百千米消耗为例,用氢4.1到4.5千克,电动车耗电80千瓦时,汽油需22升。折成百千米费用,电按1元/千瓦时计算,为80元;汽油按92#汽油每升6.7元计算,为147元;氢按60~70元/千克计算,是300元。由此可见,从经济性上看,目前氢能源是不合算的。但是国家有资金支持,符合政策导向,现在建加氢站、燃料电池汽车国家都有补贴。对企业来讲,现在可以进行技术以及各方面储备,但大面积投入还不现实。

氢为什么这么贵呢?因为制氢的标准出来了,对氢气含量要求99.97%,并没有太苛刻,但对杂质要求特别高,杂质有13种,水、甲醛、CO、CO2、氧气、氦气、氩气等都算杂质。特别是对硫化氢,总硫0.004ppm,相当于到了ppb级了。氢技术研发单位、设计院、制氢企业、焦化厂等都要对标进行改进,做技术储备,一旦氢能大面积利用,可以马上投入建设。

焦化企业对自有资源、周边区域资源要按照利益最大化的原则,统筹考虑。无论哪种方法制氢,宜电则电、宜化则化,不要盲目追求热门。同时一企一策,要考虑焦炉煤气、煤制气的合理搭配。

焦炉煤气制取高纯度氢气技术中国领先,撬装化、集成化、安全可靠性高的为氢能源车辆提供完善配套的加氢站已应运而生。

成都同创伟业是专门从事气体净化的科技型公司,在2013年就开始致力氢能的推广。公司抓住焦炉煤气制取高纯度氢气项目的机会,与韩国现代汽车公司进行合作,把5个9氢能级别的高纯度氢气技术推广到韩国市场,这是中国气体净化技术第一次推到韩国。现在首尔街头行驶的现代集团的氢能汽车用的就是这一技术。该技术还得到日本的认可。

氢能市场迫切需要为氢能源车辆提供完善配套的加氢设施,加氢站作为必须的配套实施也应运而生。在当今寸土寸金的土地市场条件下,撬装化、集成化、安全可靠性高的加氢站更适合投放氢能装备市场。要在现有基础上,对原有动设备、静设备,催化剂、吸附剂做进一步改造,降低成本,使老百姓能用的起。

氢能发展要一企一策,因地制宜,根据自身优势,充分利用,就地消纳。

潞安阿斯本氢动力公司刚刚成立一家氢能企业,业务涉及氢的制备、氢的运输、氢燃料电池以及氢能整车研究。公司氢能产业规划的重点工作是与太原理工大学、山西大学、中北大学等合作开展低成本高效率氢燃料电池关键技术及工程示范重大科技项目。

公司与美国AP公司合作成立合资公司,布局建设氢气储存设施及加氢站,将在长管拖车、液氢槽车、管道氢气、加氢站形成上下游一体化联合体。

氢气来源要因地制宜。化工尾气制氢要按照燃料电池车用氢气标准,在现有化工98%纯度的氢气上增加装置;成本需要考虑原料气的价值和提纯设备及装车装置投入费用;焦炉煤气该回炉燃烧加热还回炉燃烧,剩余的部分不做转化,有用的成分全部分离出来,把甲烷、氢气提取出来,剩余的CO通过费托合成做高品质的蜡或精细化工产品。光伏制氢方面,目前光伏发电成本已经达到火电上网价格,要充分利用,就地消纳,则会有不错的经济效益和社会效益。

氢气运输以压缩氢气管束车为主要途径,就地消纳,尽量减少运输距离。政府要做好加氢站规划,前期按照示范运行区域,规划好加氢站建设位置、规模及配套车辆。政府还要明确管理部门,要结合现有加油站、加气站改扩建。氢燃料电池车辆要公交先行示范,逐步扩展到物流车等领域,需要在路权方面给予支持,与纯电动车形成互补。

我国氢能产业发展状况

目前,我国燃料电池汽车保有量突破3000辆,加氢站全国运行25座,加氢基础设施建设日益完善。矿产、电力、汽车制造等产业纷纷组成联盟进行燃料电池汽车商业化协同攻关,呈现出氢能全产业链的发展趋势。

●2016年位于广东佛山(云浮)产业转移工业园的新能源汽车生产基地投产,年产5000辆氢能汽车。

●2017年我国首条自动化氢燃料电池发动机大批量生产线正式投产,项目全部完工后,该基地燃料电池发动机年产能可达到10000台。上海市规划到2020年建设5~10座加氢站,燃料电池汽车示范运营3000辆;2025年建设50座加氢站,料电池车3万辆,2030年实现产业年产值3000亿元。

●2018年武汉市氢能产业发展规划建议方案出炉。武汉市3年内将以武汉开发区为核心,打造“氢能汽车之都”,到2050年,成为世界级新型氢能城市。

●2019年,潞宝集团与北京海德利森科技有限公司合作研发生产Ⅵ型储氢瓶、加氢站基础设施建设、氢能装备零部件生产。美锦能源拟投资100亿元在青岛市西海岸新区建设青岛美锦氢能小镇。大同市人民政府与大同新研氢能源科技有限公司签订8亿元的氢能源项目投资协议。阳煤化工全资子公司河北正元氢能科技有限公司决定拟投28.84亿元,新建“煤炭清洁 高效综合利用项目”,打造华北最大氢气供应商。

●近期,潞安集团计划在太原布局2座、长治2座加氢站。未来,在山西省布局60座左右。与合作伙伴拟在山西综改示范区内共同建设燃料电池生产及系统项目,分二期建设,一期规模1000套/年,二期规模2万套/年,电堆寿命超过15000小时,体积功率密度2.12kW/L。潞安有大量氢气,潜在年产能10亿立方米,目前正在做20000立方米/每小时高纯氢项目,该项目一期工程2000立方米/每小时已经完成可研和选址。

国家氢能产业支持政策

近年来,我国氢燃料电池由星星之火渐成燎原之势,首先托起这个火把的是从中央到地方的各级主管机构。氢能在各地密集布局,各级政府关于氢能的规划也在紧锣密鼓地制定和出台。

●2001年,《“十五”国家863计划电动汽车重大专项》,确定了“三纵三横”的技术体系,以纯电动、混合电动和燃料电池汽车为“三纵”,以多能源动力总成控制、驱动电机和动力蓄电池为“三横”。

●2006年,《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将氢能与燃料电池技术列入先进能源技术。

●2009年《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》,对燃料电池汽车实施补贴。

●2012年《节能与新能源汽车产业发展规划》,提出燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。

●2014年,《能源发展战略行动计划(2014~2020年)》明确氢能与燃料电池为重点创新方向。

●2015年,《中国制造2025》提出继续支持燃料电池汽车发展。

●2016年,《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》制定了氢能与燃料电池创新路线图,明确提出把可再生能源制氢、氢能与燃料电池技术创新作为重点任务;《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》首次提出我国氢能产业基础设施的发展路线图和技术发展路线图。

●2017年,《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》对燃料电池车型积分计算方法进行明确。《汽车产业中长期发展规划》提出要加强燃料电池技术研发,逐步扩大燃料电池汽车试点示范范围 。

●2018年,中国氢能源及燃料电池创新战略联盟在北京正式成立,构建具有中国特色的氢能社会的进程将提质提速。《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》提出,对2018年新能源汽车补贴要求、标准进行明确。

●2019年3月,氢能源首次写入政府工作报告,提出推进充电、加氢等设施建设。

国内氢能与氢燃料电池产业链主要企业

氢能与氢燃料电池产业链主要包含制氢、储运、加氢、燃料电池系统和应用等五个环节。

制氢分制氢和制氢设备两部分。制氢企业有神华集团、首钢氧气、香河华瑞、华能集团、中节能风电、华昌化工等;制氢设备企业有林德集团、七一八研究所、大陆制氢、北京氢璞、派瑞华、淳华氢能、苏州竞立等。

储运分气态储氢、液态储氢、固态储氢和有机物液态体储氢四部分。气态储氢企业有科泰克、天海、中氢、安瑞科、新兴重工;液态储氢企业有富瑞氢能、航天101所;固态储氢企业有浩运金能、厦门钨业、申江科技、科力远、安泰科技、申建氢能; 有机物液态体储氢企业有武汉氢能、聚力氢能。

加氢环节包括加氢站、加氢设备、储氢罐(瓶)和压缩机。加氢站建设企业有富瑞特装、上海舜华、华南集团、上海驿蓝、久安通、国达新能源和海珀尔;加氢设备企业有雪人股份、汉钟精机、厚普股份、海德利森和涡卷精密机械;氢罐(瓶)企业有中材科技、京城股份和安瑞科;压缩机企业有北京天高。

燃料电池系统包括系统、质子交换膜、催化剂、电堆、双极板和膜电极;做系统的企业有亿华通、新源动力、上海攀业、大连光阳机电、潍柴(弗尔赛)、氢璞创能、南通泽禾、广东国鸿、上燃动力;质子交换膜企业有东岳集团、三爱富和武汉理工新能源;催化剂企业有贵研铂业、北方稀土、苏州擎动动力和宇辰新能源;电堆企业有上海神力、北京氢璞、新源动力、江苏华源、江苏清能、潍柴和浙江南都;双极板企业有上海神力、鑫能石墨、联强碳素、江阴沪江喜、丽碳素、上海弘枫;膜电极企业有世纪富源、武汉理工、新源动力和上海河森。

氢燃料电池应用方面包括乘用车、客车 、物流车、叉车、有轨电车和无人机。乘用车企业有上汽集团、 北汽新能源、长城汽车、长安汽车、广汽汽车;客车企业有福田汽车、宇通客车、中通客车、南京金龙、中植新能源、五州龙、上海申龙、安徽安凯、青年汽车、金龙汽车、佛山飞驰、 扬子江;物流车企业有东风汽车、福田汽车、中国重汽;叉车企业有安徽合力;有轨电车企业有中车唐山和中车四方; 无人机企业有同济大学、众宇动力、上海清能。



信息来源:国联资源网(煤化工信息网)