鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2019年06月26日
燃料電池引領(lǐng)氫能開發(fā)利用
能源清潔化大勢(shì)所趨,燃料電池作為核心載體引領(lǐng)氫能開發(fā)利用,低成本是保障制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
能源利用形式從氫碳比為1:3~10的木柴、1:1的煤炭、2:1的石油再到4:1的天然氣,驗(yàn)證能源持續(xù)朝低碳、多氫的清潔利用方式演進(jìn);可以預(yù)見未來能源利用形式中,氫能作為應(yīng)用場(chǎng)景廣泛的新能源,其占比將會(huì)繼續(xù)提高。燃料電池車為氫能利用核心載體,其商業(yè)化大幕逐步拉開。降低氫能車運(yùn)行的燃料成本的重要性不亞于降低車輛購(gòu)置成本,而制氫在終端氫氣價(jià)格構(gòu)成(制氫、運(yùn)氫、儲(chǔ)氫、加注)中占據(jù)重要地位、成本下降空間也較大,因此低成本的氫氣制備是氫燃料電池大規(guī)模商用化的基礎(chǔ),在考慮經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)兼顧能源轉(zhuǎn)換效率和全生命周期排放,不違背節(jié)能減排的初衷。
制氫路線比較與產(chǎn)業(yè)發(fā)展探析:低成本工業(yè)副產(chǎn)氫為中短期優(yōu)選,水電解制氫路線將貫穿氫能發(fā)展全過程。
燃料電池車的用氫需求中短期可優(yōu)先通過成本較低、減排效益好的工業(yè)尾氣制氫供應(yīng)滿足,尤其以純度高、投資低的氯堿副產(chǎn)氫為優(yōu),輕烴裂解副產(chǎn)氫新增規(guī)模較大,2030年之前工業(yè)副產(chǎn)氫若妥善加以利用、完全可以滿足需求,并為可再生能源電解制氫的技術(shù)攻關(guān)留出時(shí)間余量。產(chǎn)業(yè)發(fā)展中期預(yù)計(jì)為工業(yè)副產(chǎn)氫、可再生能源電解制氫協(xié)同發(fā)展階段,電解水制氫是能源利用結(jié)構(gòu)變化的最重要力量,將貫穿于氫能發(fā)展的全過程:水電解制氫是當(dāng)前唯一的直接原材料不依賴含碳化石資源,一次產(chǎn)物中不直接產(chǎn)生碳的技術(shù)路線。隨著技術(shù)的發(fā)展和成本的降低,電解水制氫未來有望能逐漸滿足商業(yè)化的要求,充分利用可再生能源、使用棄風(fēng)棄水棄光所產(chǎn)生電能進(jìn)行電解水制氫是目前來看最有希望降低其成本的方式之一。
從海外經(jīng)驗(yàn)看燃料電池車用制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì):氯堿副產(chǎn)氫已獲成熟應(yīng)用,可再生能源制氫是長(zhǎng)期方向。
日本的氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展進(jìn)度全球居首,電解水制氫在日本氫工業(yè)中占有特殊的地位,其鹽水電解制氫的產(chǎn)能占該國(guó)所有人工制氫總產(chǎn)能的63%,從其實(shí)質(zhì)的技術(shù)工藝原理上說與氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫是一致的,其國(guó)外已有多個(gè)氯堿氫燃料電站項(xiàng)目驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)性;日本遠(yuǎn)期也以可再生能源水電解制氫作為最主要發(fā)展方向“福島氫能源研究站”預(yù)計(jì)于2019年10月前完成建設(shè),系統(tǒng)裝置采用太陽(yáng)能電解水制氫路線、將具備世界最大規(guī)模的1萬(wàn)kW制氫能力,用于制造、儲(chǔ)藏和供應(yīng)最大900噸的氫。
報(bào)告內(nèi)容
1.產(chǎn)業(yè)鏈下游燃料電池車引領(lǐng)氫能的開發(fā)利用
1.1氫能開發(fā)利用是能源清潔化的大勢(shì)所趨
縱觀能源的發(fā)展歷史,從最初使用固態(tài)的木柴、煤炭,到液態(tài)的石油,直至氣態(tài)的天然氣,不難看出其H/C比提高的趨勢(shì)和固-液-氣形式的漸變過程。木柴的氫碳比在到1:3~10之間,煤為1:1,石油為2:1,天然氣為4:1。在18世紀(jì)中葉至今,氫碳比上升超過6倍。每一次能源的“脫碳”都會(huì)推動(dòng)人類社會(huì)的進(jìn)步和文明程度的提高,可以預(yù)見未來能源利用形式中,氫能的占比將會(huì)繼續(xù)提高。
氫雖然主要用作化工基礎(chǔ)原料,但在能源轉(zhuǎn)型過程中,其更重要的是作為一種清潔能源和良好的能源載體,具有清潔高效、可儲(chǔ)能、可運(yùn)輸、應(yīng)用場(chǎng)景豐富等特點(diǎn)。氫能能夠幫助工業(yè)、建筑、交通等主要終端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)低碳化,包括作為燃料電池汽車應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域,作為儲(chǔ)能介質(zhì)支持大規(guī)??稍偕茉吹恼虾桶l(fā)電,應(yīng)用于分布式發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)為建筑提供電和熱,為工業(yè)領(lǐng)域直接提供清潔的能源或原料等。
1.2氫能源產(chǎn)業(yè)鏈介紹及發(fā)展歷程
在氫能源產(chǎn)業(yè)鏈中,上游是氫氣的制取、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏,在加氫站對(duì)氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行氫氣的加注;中游是電堆等關(guān)鍵零部件的生產(chǎn),將電堆和配件兩大部分進(jìn)行集成,形成氫燃料電池系統(tǒng);在下游應(yīng)用層面,主要有交通運(yùn)輸、便攜式電源和固定式電源三個(gè)方向。
19世紀(jì)30年代,人們提出了燃料電池的初步構(gòu)想。此后,隨著技術(shù)的發(fā)展,不同級(jí)別的燃料電池問世,并逐步由特種推廣至民用領(lǐng)域。自20世紀(jì)后半段開始,各大汽車廠商紛紛開展了燃料電池汽車的研究,其中尤其以日本最為領(lǐng)先。目前全世界已有多種高性能燃料電池汽車產(chǎn)品,初步進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用階段。
1.3制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要依賴產(chǎn)業(yè)鏈下游燃料電池車對(duì)需求的拉動(dòng)
1.3.1燃料電池的基本概念、原理和分類
燃料電池是一種以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料與氧化劑的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)換裝置。燃料電池發(fā)電原理與原電池類似,實(shí)質(zhì)是燃料氣體和氧化劑發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),可看作是另一種“燃燒反應(yīng)”;但與原電池和二次電池比較,需要具備相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng),通常包括燃料供應(yīng)、氧化劑供應(yīng)、水熱管理及電控等子系統(tǒng),工作方式與內(nèi)燃機(jī)類似。理論上只要外部不斷供給燃料與氧化劑,燃料電池就可以持續(xù)發(fā)電。
根據(jù)電解質(zhì)的不同,燃料電池可分為堿性燃料電池(AFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)等多種類型,其使用的燃料和適應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景各有不同,其中質(zhì)子交換膜燃料電池具有高比功率、可快速啟動(dòng)、無(wú)腐蝕性、反應(yīng)溫度低、氧化劑需求低等優(yōu)勢(shì),是當(dāng)前燃料電池汽車的首選。
在氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中,上游是氫氣的制取、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏,在加氫站對(duì)氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行氫氣的加注;中游是電堆等關(guān)鍵零部件的生產(chǎn),將電堆和配件兩大部分進(jìn)行集成,形成氫燃料電池系統(tǒng);在下游應(yīng)用層面,主要有交通運(yùn)輸、便攜式電源和固定式電源三個(gè)方向。
1.3.2燃料補(bǔ)充及續(xù)航里程是氫能車核心優(yōu)勢(shì),政策為其保駕護(hù)航
目前在交通運(yùn)輸用動(dòng)力源方面,主要有四種技術(shù)路線:鋰離子電池、氫燃料電池、超級(jí)電容和鋁空氣電池。其中鋰離子電池、超級(jí)電容和氫燃料電池得到廣泛的應(yīng)用,鋁空氣電池尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。氫燃料電池由于其燃料電池功率和儲(chǔ)能單元彼此獨(dú)立、增加能量單元對(duì)車輛成本和車重影響相對(duì)較小的性質(zhì),在長(zhǎng)續(xù)航里程和能源補(bǔ)給速度上優(yōu)勢(shì)很明顯。
現(xiàn)階段燃料電池技術(shù)仍不夠完善,技術(shù)及實(shí)踐層面面臨的問題還較多:如氫的制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注以及電池鉑催化劑的昂貴、易中毒制約壽命和穩(wěn)定性等問題,導(dǎo)致燃料電池目前的經(jīng)濟(jì)性還不能得以保證,其成本是制約燃料電池車商業(yè)化的最大因素。
長(zhǎng)期來看,未來燃料電池汽車成本有望比動(dòng)力電池汽車更低,和燃油車的成本相當(dāng)。燃料電池成本下降速率將明顯高于鋰離子電池,其原因主要在于:鋰離子電池產(chǎn)業(yè)已具備較大規(guī)模,成本下降速率已逐漸趨于穩(wěn)定,而燃料電池產(chǎn)業(yè)仍處在發(fā)展初期,規(guī)模化空間大,其成本下降潛力大;近10年來在技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)下,單位功率鉑用量大幅下降,豐田Mirai(參數(shù)|圖片)燃料電池鉑含量?jī)H約0.2g/kW,未來有望降低至0.1g/kW以下,且鉑可以回收利用,可以有效降低電堆成本。
基于燃料電池汽車的良好前景,各國(guó)對(duì)其的關(guān)注程度正在不斷提升。燃料電池汽車正處在由技術(shù)研發(fā)向商業(yè)化推廣過渡的階段,各國(guó)政策鼓勵(lì)和投入持續(xù)增加。相比之下,日本政府對(duì)燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)的推動(dòng)力度更大,技術(shù)水平也更高,其先進(jìn)的燃料電池乘用車車型已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,在燃料電池汽車領(lǐng)域位于世界前列。
在國(guó)家政策的大力支持和行業(yè)的共同努力下,我國(guó)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)取得長(zhǎng)足進(jìn)步,燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈體系初步建立,在氫燃料電池商用車領(lǐng)域初步形成裝備制造業(yè)基礎(chǔ)。近年來我國(guó)燃料電池車產(chǎn)銷量保持每年千輛左右,2018年我國(guó)燃料電池車產(chǎn)量達(dá)到1619輛,相比2017年增加27%,帶動(dòng)燃料電池需求51MW。銷量結(jié)構(gòu)上看,我國(guó)氫燃料電池車以客車和專用車為主,其中專用車產(chǎn)量為909輛,相比2017年增長(zhǎng)尤為明顯,客車產(chǎn)量為710輛,中通汽車、飛馳汽車兩家企業(yè)占據(jù)全國(guó)總產(chǎn)量的70%以上。預(yù)計(jì)自2020年開始我國(guó)氫能源汽車總體進(jìn)入量產(chǎn)階段,2024年左右步入商業(yè)化應(yīng)用階段。
1.3.3燃料電池車為未來氫能利用核心載體,將拉動(dòng)氫工業(yè)市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)
全球氫工業(yè)發(fā)展迅猛,市場(chǎng)規(guī)模從2011年的1870.82億美元增長(zhǎng)到2017年的2514.93億美元,增速達(dá)34.4%。我國(guó)工業(yè)氫氣的需求量和生產(chǎn)量旺盛且逐年上升、均居世界首位,其中用于煉化產(chǎn)品生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的純度大于或等于99%的氫氣年產(chǎn)量約為700億m3(約600萬(wàn)t)。在不考慮工業(yè)用氫、僅考慮能源用氫的情況下,按照《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中2020、2025和2030年分別實(shí)現(xiàn)5000、5萬(wàn)和百萬(wàn)輛氫燃料電池汽車的應(yīng)用,則對(duì)應(yīng)2020、2025和2030年相比目前將分別新增0.75億、7.5億和150億m3的能源用氫氣需求,相對(duì)比于當(dāng)前對(duì)應(yīng)新增0.1%、1%和20%的氫氣需求,相當(dāng)于2020~2030年復(fù)合需求增速1.8%,且增速逐年遞增。按照國(guó)內(nèi)2030年百萬(wàn)輛氫燃料電池汽車的規(guī)劃,制氫產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)約400億元(氫氣價(jià)格按30000~40000元/噸)。
當(dāng)前化石資源制氫居主導(dǎo)地位:人工制氫的原料主要以石油、天然氣、煤炭等化石資源為主,較之于其他的制氫方法,化石資源制氫工藝成熟,原料價(jià)格相對(duì)低廉,但會(huì)排放大量的溫室氣體,對(duì)環(huán)境造成污染。2017年,全球主要人工制氫原料的96%以上都來源于傳統(tǒng)化石資源的熱化學(xué)重整,僅有4%左右來源于電解水。煤炭和天然氣是我國(guó)人工制氫的主要原料,占比分別為62%和19%。
在氫氣的下游用途方面:國(guó)內(nèi)氫氣除用作合成氨、甲醇等化工原料氣外,不低于90%的純度99%左右的氫氣用于煉化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的加氫。僅有2%~4%的氫氣作為工業(yè)氣體用于治金、鋼鐵、電子、建材、精細(xì)化工等行業(yè)的還原氣、保護(hù)氣、反應(yīng)氣等。
1.4產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng):低成本的氫氣制備是氫燃料電池大規(guī)模商用化的基礎(chǔ)
除氫燃料電池車的一次購(gòu)置成本尚高之外,當(dāng)前氫氣價(jià)格下的氫燃料電池車的運(yùn)行成本也居高不下,也是當(dāng)前制約氫燃料電池車大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的重要因素之一。決定加氫站終端氫氣售價(jià)的主要是制氫成本、運(yùn)氫成本、儲(chǔ)氫成本和加注成本,其中制氫成本占據(jù)主導(dǎo)地位、且其下降空間潛力較大,因此低成本的氫氣制備是氫燃料電池大規(guī)模商用化的重要基礎(chǔ),我們本篇報(bào)告也先從制氫角度討論未來氫燃料電池車商用化進(jìn)程中的制氫環(huán)節(jié)路線發(fā)展。
2.制氫產(chǎn)業(yè):不同技術(shù)工藝路線的氫燃料電池車適用性分析
2.1工業(yè)副產(chǎn)氫:成本優(yōu)勢(shì)顯著,燃料電池用氫的短期最佳來源
工業(yè)副產(chǎn)氫制氫是指利用含氫工業(yè)尾氣為原料制氫的生產(chǎn)方式,目前的工業(yè)尾氣來源主要有氯堿工業(yè)副產(chǎn)氣、煤化工焦?fàn)t煤氣、輕烴裂解副產(chǎn)氫以及合成氨、甲醇馳放氣副產(chǎn)氫氣等。與其他制氫方式相比,利用工業(yè)副產(chǎn)氫最大的優(yōu)點(diǎn)就是無(wú)需額外的資本投入和化石原料投入,獲得的氫氣在成本和減排方面有巨大優(yōu)勢(shì)。
2.1.1氯堿副產(chǎn)氫工藝及制氫潛力測(cè)算
氯堿工業(yè)指的是通過電解飽和NaCl溶液來制取NaOH、Cl2和H2,并以此為原料合成鹽酸、聚氯乙烯等化工產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)很多氯堿企業(yè)主要關(guān)注氯和堿產(chǎn)品,往往忽略副產(chǎn)氫氣的價(jià)值,氫氣利用很不充分,甚至有大量氫氣被白白放空(氫氣直接燃燒,產(chǎn)生熱能,需要的投資較大)。
測(cè)算可外供的氯堿副產(chǎn)氫潛在規(guī)模:按照2018年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),理論上全國(guó)氯堿企業(yè)可聯(lián)產(chǎn)氫氣約85.5萬(wàn)噸/年,即96億m3/年(1噸氫氣折1.12萬(wàn)m3,1kg折11.2m3,1m3氫氣折0.0893kg即89.3g)。雖然氯堿行業(yè)的氫氣利用率在逐年提高,但仍有約16.5萬(wàn)噸的氫氣沒有被充分利用、相當(dāng)于放空率20%。如果將每年放空的16.5萬(wàn)噸氫氣充分利用,至少可以供8萬(wàn)輛氫燃料車使用(每年每輛氫燃料車消耗2.0萬(wàn)m3氫氣),或產(chǎn)生114.8億kW?h的電(折每m3氫氣每年發(fā)電0.7度電)。
氯堿副產(chǎn)氫用于氫燃料電池車具有非常明顯的優(yōu)勢(shì):純度高,流程少,投資低。一般在來說濕氫氣中含有飽和水,可能夾帶一些堿霧。在洗滌,冷卻脫水(不需要額外的變壓吸附)之后即作為成品氫氣在99%(V/V)以上,甚至大于99.84%,主要雜質(zhì)是氧氣、氮?dú)夂退魵猓菀字率谷剂想姵卮呋瘎┲卸镜牧蚝亢虲O含量都極低,提純難度小,需要新增的設(shè)備投資和運(yùn)行成本都很低。
2.1.2焦?fàn)t氣副產(chǎn)氫工藝及制氫潛力測(cè)算
焦?fàn)t氣(COG),又稱焦?fàn)t煤氣,其產(chǎn)率和組成因煉焦用煤質(zhì)量和焦化過程條件不同而有所差別,一般每噸干煤可生產(chǎn)焦?fàn)t煤氣300~400m3,其中40%~45%用于保證焦化爐爐溫,其余外供。我國(guó)是世界上最大的焦炭生產(chǎn)國(guó),截止2018年我國(guó)焦炭產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到4.38億噸,占世界總產(chǎn)量的60%。焦?fàn)t煤氣成分中,氫氣濃度在50%以上,是提純氫潛力最大的工業(yè)尾氣之一。
焦?fàn)t煤氣屬于中熱值氣,其熱值為17~19MJ/標(biāo)方(4000~4500大卡),適合用做高溫工業(yè)爐的燃料和城市煤氣。焦?fàn)t煤氣通過凈化和變壓吸附技術(shù),可以獲得純度高,價(jià)格低的氫氣(凈化和提氫運(yùn)行費(fèi)用0.3~0.5元/m3)。焦?fàn)t煤氣含氫氣量高可直接作化工原料用,可提純氫氣作為合成氨或甲醇等。由于凈化和變壓吸附技術(shù)的進(jìn)步,焦?fàn)t煤氣提純氫氣的質(zhì)量完全能滿足氫燃料電池的使用要求。
按照每生產(chǎn)1t焦炭可副產(chǎn)425.6m3焦?fàn)t氣,利用變壓吸附技術(shù),從焦?fàn)t煤氣提純得到的符合加氫站用氣標(biāo)準(zhǔn)(99.99%)的氫氣,假設(shè)氫氣收率80%,1m3焦?fàn)t煤氣就可以產(chǎn)生0.44m3氫氣,單噸焦炭副產(chǎn)氫氣量=425.6*55%*80%*50%=93.6m3,對(duì)應(yīng)0.0084噸。我們測(cè)算:理論上全國(guó)焦化企業(yè)理論上可副產(chǎn)氫氣約73.2萬(wàn)噸/年(取50%回爐助燃部分的40%計(jì)),即164億m3/a(1噸氫氣折1.12萬(wàn)m3,1kg折11.2m3,1m3氫氣折0.0893kg即89.3g)。至少可以供82萬(wàn)輛氫燃料車使用(每年每輛氫燃料車消耗2.0萬(wàn)m3氫氣),或產(chǎn)生114.8億kW?h的電(折每m3氫氣每年發(fā)電0.7度電)。
注:焦炭企業(yè)分為獨(dú)立焦化企業(yè)和鋼鐵聯(lián)合體焦化企業(yè)。鋼鐵聯(lián)合體焦化企業(yè)自身循環(huán)利用系統(tǒng)通常較為完善,焦化氣已有利用;上述測(cè)算暫未扣除鋼鐵聯(lián)合體焦化企業(yè)影響。
2.1.3輕烴裂解制氫工藝及制氫潛力測(cè)算
丙烷脫氫是以丙烷為原料來制造丙烯和氫氣的一種工藝方式,生成產(chǎn)品丙烯的同時(shí),副產(chǎn)同等摩爾量的氫氣,混合在乙烷、乙烯、一氧化碳、甲烷等的混合尾氣中,采用變壓吸附PSA的分離手段,可獲得大量的高純度氫氣。以CatofinPDH工藝為例,PDH裝置通常由進(jìn)料預(yù)處理及汽化單元,反應(yīng)單元(包括反應(yīng)器再生系統(tǒng)),壓縮與干燥,低溫回收單元(含丙烯、乙烯制冷系統(tǒng)),脫乙烷塔,產(chǎn)品分離塔,廢水汽提塔工藝單元組成。
每生產(chǎn)1噸丙烯約可產(chǎn)生37.9kg氫氣(理論上47.6kg,相當(dāng)于氫氣PSA收率80%),對(duì)應(yīng)426m3氫氣;截止目前,國(guó)內(nèi)PDH總產(chǎn)能約572萬(wàn)噸/年,對(duì)應(yīng)副產(chǎn)氫氣量約21.7萬(wàn)噸/年,按變壓吸附氫氣收率85%計(jì)算,氫氣產(chǎn)品約18.43萬(wàn)噸/年,即20.64億Nm3/年,按每輛氫燃料電池車每天行駛里程200公里、加注5公斤氫氣來算,每年每輛氫燃料車消耗2萬(wàn)m3氫氣,這些副產(chǎn)氫氣每年可供約10萬(wàn)輛氫燃料電池車行駛、或產(chǎn)生14億kW·h的電;若當(dāng)前在建及規(guī)劃中PDH產(chǎn)能全部投產(chǎn),國(guó)內(nèi)PDH總產(chǎn)能將達(dá)到1035萬(wàn)噸/年,副產(chǎn)氫氣達(dá)34萬(wàn)噸,每年可供約18萬(wàn)輛氫燃料電池車行駛、或產(chǎn)生26億kW·h的電。
乙烷裂解制乙烯副產(chǎn)氫氣方面,結(jié)合項(xiàng)目規(guī)劃與進(jìn)展,預(yù)計(jì)至2022年,中國(guó)乙烷裂解制乙烯產(chǎn)能將達(dá)到858萬(wàn)噸/年,按單噸乙烯副產(chǎn)64.5kg氫氣(理論上每噸乙烯副產(chǎn)氫氣71.4kg、PSA變壓吸附氫氣收率85%計(jì)算),屆時(shí)乙烯裂解副產(chǎn)氫氣理論上將達(dá)到47萬(wàn)噸、對(duì)應(yīng)52.7億Nm3氫氣;按每輛氫燃料電池車每天加注5公斤氫氣、行駛里程200公里來算,理論上這些副產(chǎn)氫氣每年約可供26萬(wàn)輛氫燃料電池車行駛、或產(chǎn)生37億kW·h的電。
2.2化石資源制氫:適合可耦合耗碳的一體化煉廠用氫或液氨/尿素等裝置
化石能源制氫技術(shù)具有產(chǎn)量大以及價(jià)格相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是在生產(chǎn)過程中碳排放較大和產(chǎn)生一定的污染,而且成本受原材料價(jià)格波動(dòng)的影響,尤其是天然氣制氫更容易受此方面的影響。嚴(yán)格意義上說化石能源制氫除非有除碳或耗碳措施,否則并不能達(dá)到減排的目的,而增設(shè)二氧化碳補(bǔ)集單元無(wú)疑大大增加綜合能耗、有潛在的增收碳稅大幅削弱經(jīng)濟(jì)性的風(fēng)險(xiǎn);因此大規(guī)模的煤制氫或天然氣制氫更適合于能耦合耗碳的合成氨-尿素工業(yè)或目標(biāo)產(chǎn)品種類較多的煉化等。
煤氣化制氫工藝原理:煤氣化制氫是先將煤炭與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng),進(jìn)而與水反應(yīng),得到以氫氣和CO為主要成分的氣態(tài)產(chǎn)品,然后經(jīng)過脫硫凈化,CO繼續(xù)與水蒸氣發(fā)生變換反應(yīng)生成更多的氫氣,最后經(jīng)分離、提純等過程而獲得一定純度的產(chǎn)品氫。煤氣化制氫技術(shù)的工藝過程一般包括煤氣化、煤氣凈化、CO變換以及氫氣提純等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
天然氣制氫工藝原理:甲烷是天然氣中的主要?dú)怏w成分,天然氣制氫技術(shù)的主體依托于各類甲烷轉(zhuǎn)化制氫反應(yīng)。甲烷轉(zhuǎn)化制備氫氣按反應(yīng)原理分主要為兩種技術(shù)路線:一種是先將甲烷與水蒸氣在一定反應(yīng)條件下反應(yīng)生成合成氣,再將合成氣中的CO成分進(jìn)行轉(zhuǎn)化,從而制得高純度氫氣,即甲烷水蒸氣重整技術(shù),其是目前工業(yè)上天然氣制氫應(yīng)用最廣的方法;另一種是通過制造反應(yīng)條件使甲烷直接分解成氫氣和積炭,再通過分離提純產(chǎn)物獲得氫氣,即甲烷熱解技術(shù)。
總體而言,化石資源制氫尤其是煤制氫路線成本低,但對(duì)環(huán)境也不夠友好,尤其是煤制氫由于原料氫碳比較高導(dǎo)致二氧化碳排放很高;天然氣制氫碳排放相對(duì)較低,但其對(duì)原材料價(jià)格波動(dòng)耐受力較差。在煤氣化制氫系統(tǒng)中,采用二氧化碳捕集設(shè)備可大大減少二氧化碳的直接排放,對(duì)系統(tǒng)的環(huán)保效益產(chǎn)生積極影響。但是,加入二氧化碳捕集裝置無(wú)疑也會(huì)造成較大的能耗,降低了制氫系統(tǒng)的能源利用率;同時(shí),二氧化碳捕集單元的建設(shè)成本較高,這對(duì)制氫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益會(huì)帶來不良影響。綜合來看,我們認(rèn)為煤氣化或天然氣以氫氣為單一目標(biāo)產(chǎn)品來說雖然成本尚可,但碳排放較高,增設(shè)CCS單元或一旦征收碳稅其成本優(yōu)勢(shì)也大大削弱,有悖于節(jié)能減排的初衷;因此,煤氣化不以氫氣為單一目標(biāo)產(chǎn)品、而是以H2和CO作為目標(biāo)產(chǎn)品,耦合到耗碳化工裝置是比較合理的選擇。
2.3水電解制氫:耦合可再生能源發(fā)電將有望真正實(shí)現(xiàn)能源清潔利用
2.3.1水電解制氫的原理、分類與比較
電解水原理:在電解液中通入直流電,在電節(jié)的陰極和陽(yáng)極上分別發(fā)生放電反應(yīng),陰極反應(yīng):4e+4H20=2H2↑+4OH-,陽(yáng)極反應(yīng):4OH-=2H20+O2↑+4e,總反應(yīng)式為:2H2O=2H2↑+O2↑,從而在陰極和陽(yáng)極分別產(chǎn)生氫氣和氧氣。
根據(jù)隔膜不同,可分為堿水電解、質(zhì)子交換膜水電解、固體氧化物水電解。堿性電解槽是目前最成熟的技術(shù),投資成本明顯低于其他電解槽類型;PEM、SOE電解在技術(shù)先進(jìn)性上優(yōu)于堿水電解,但目前PEM成本較高、SOE尚處于研發(fā)階段,但PEM電解槽在未來成本降低的潛力較大,PEM電解槽具有最高的電流密度和操作范圍,是降低投資成本和提高操作靈活性所必需的先決條件。根據(jù)美國(guó)可再生能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布以風(fēng)能提供電力、以PEM水電解制氫的評(píng)估報(bào)告中對(duì)PEM技術(shù)的放大進(jìn)行的成本預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)當(dāng)PEM制氫技術(shù)的規(guī)模從10kg/d發(fā)展到1000kg/d時(shí),電解池堆的成本所占份額將從目前的40%降至10%,說明PEM制氫的規(guī)模話將在降低成本上有較大幅度的空間。因此,PEM電解槽是未來最有希望在氫燃料電池車中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的水電解制氫技術(shù)。
2.3.2水電解制氫技術(shù)未來發(fā)展展望
當(dāng)前制約水電解制氫商業(yè)化應(yīng)用的主要問題是全生命周期排放高、綜合能源效率低、成本高。針對(duì)電解水技術(shù)方面的改進(jìn)主要集中在電解池、聚合物薄膜電解池和固體氧化物電解池等種類,電池能效率由70%提高到90%,但考慮到發(fā)電效率,實(shí)際上電解水制氫的能量利用效率不足35%(考慮到火電站燃料變電的換能效率為30~40%)。目前每生產(chǎn)1m3常溫常壓氫氣需要消耗電能大約5~5.5kWh,采用最便宜的谷電制氫(如0.3元/kWh),加上電費(fèi)以外的固定成本(約0.3~0.5元/m3),綜合成本在1.8~2.0元/m3,即制氫成本為20~22元/kg;如果是利用當(dāng)前的可再生能源棄電制氫,棄電按0.1元/kWh計(jì)算,則制氫成本可下降至約10元/kg,這和煤制氫或天然氣制氫的價(jià)格相當(dāng);但是電價(jià)如果按照2017年的全國(guó)大工業(yè)平均電價(jià)0.6元/kWh計(jì)算,則制氫成本約為38元/kWh,成本遠(yuǎn)高于其他制氫方式。
遠(yuǎn)期來看,電解水制氫是能源利用結(jié)構(gòu)變化的最重要力量,將貫穿于氫能發(fā)展的全過程。在各種制氫技術(shù)中,只有水電解制氫技術(shù)的直接原材料不依賴含碳化石資源,其一次產(chǎn)物中不直接產(chǎn)生碳排放(非全生命周期視角下),是一種清潔、無(wú)污染、高純度制氫的方式。中短期的氫能需求主要依賴化石資源、尤其是以低成本的工業(yè)副產(chǎn)氫為主,充足的副產(chǎn)氫至少可以滿足100萬(wàn)輛燃料電池汽車需求,為水電解制氫的技術(shù)攻關(guān)提供時(shí)間,遠(yuǎn)期來說水電解制氫將成為氫能的最主要來源。未來未來水電解制氫主要通過降低電解過程的能耗以及充分利用可再生能源、使用棄風(fēng)棄水棄光所產(chǎn)生電能進(jìn)行電解水來實(shí)現(xiàn)成本下降和商業(yè)應(yīng)用。
2.4多維度比較不同制氫工藝適用性及未來發(fā)展路線探析
2.4.1基于成本、規(guī)模、穩(wěn)定性和碳排放綜合比較各種制氫路線
成本能力上,工業(yè)副產(chǎn)氣制氫>煤制氫>天然氣制氫>電解水制氫:工業(yè)副產(chǎn)氣制氫由于投資低(現(xiàn)有裝置+變壓吸附單元即可)、原料成本低(副產(chǎn)氣零成本、或僅體現(xiàn)其燃料熱值成本)具備當(dāng)前階段最低的產(chǎn)氫成本;電解水制氫成本最高,通過利用谷電或者可再生能源棄電可以降低成本。
產(chǎn)氫規(guī)模和穩(wěn)定性上,煤制氫、天然氣制氫>工業(yè)副產(chǎn)氣制氫>電解水制氫:傳統(tǒng)化石資源煤/天然氣制氫均具備成熟的大規(guī)模氣化制氫工藝技術(shù),但目前主要應(yīng)用于煉廠加氫、合成氨等化工領(lǐng)域,以氫氣作為單一目標(biāo)產(chǎn)品時(shí)其碳排放太高;工業(yè)副產(chǎn)氣制氫主要受制于主產(chǎn)品規(guī)模,同時(shí)如焦炭企業(yè)環(huán)保限產(chǎn)下影響供氫穩(wěn)定性;可再生能源電解水制氫受制于能量供應(yīng)密度小、無(wú)法連續(xù)供應(yīng)等制約,規(guī)模問題亦較為突出,未來成本問題解決后,在風(fēng)能和太陽(yáng)能資源富裕的局部地區(qū),風(fēng)電/光伏發(fā)電制氫可在該區(qū)域占據(jù)主導(dǎo)位置。
從溫室氣體減排上,可再生電解制氫>工業(yè)副產(chǎn)氣制氫>天然氣制氫>煤制氫:雖然可再生能源發(fā)電站建設(shè)過程會(huì)造成較大的能耗和溫室氣體釋放,但由于在運(yùn)行過程中幾乎沒有排放,所以可再生能源發(fā)電制氫相比于傳統(tǒng)能源制氫仍有著非常大的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì),隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng),這種優(yōu)勢(shì)更加明顯;在以傳統(tǒng)能源為基礎(chǔ)的制氫路徑中,工業(yè)副產(chǎn)氣制氫能取得最佳的碳排放削減效益,主要源于通過PSA分離得到氫氣的過程本身不產(chǎn)生碳,排放主要來自變壓吸附裝置消耗的電力和用作補(bǔ)充燃料的天然氣的消耗。
基于成本、規(guī)模、穩(wěn)定性和地域性比較不同工業(yè)副產(chǎn)氣制氫工藝,氯堿副產(chǎn)氫在成本、規(guī)模、穩(wěn)定性和地域性上綜合優(yōu)勢(shì)較好:
提純難度和成本優(yōu)勢(shì)上:氯堿>輕烴裂解>焦?fàn)t氣:氯堿工藝絕對(duì)了電解正負(fù)極分別出氫氣和氯氣,通常不需要額外新增提純吸附裝置其氫氣純度即可達(dá)到99%以上,焦?fàn)t氣含硫量相對(duì)較高、提純難度加大、需要額外的除硫步驟加大投資強(qiáng)度;
規(guī)模上,焦?fàn)t氣>氯堿>輕烴裂解,雖然當(dāng)前輕烴裂解制氫規(guī)模潛力不大,但未來丙烷脫氫和乙烷裂解新增產(chǎn)能較多有望后來居上;工業(yè)副產(chǎn)氣當(dāng)前合計(jì)約120萬(wàn)噸氫氣規(guī)模,若全部加以利用,則能支撐每年超500萬(wàn)輛氫燃料電池乘用車、或超過130萬(wàn)輛的氫燃料電池客車的使用需求(按照1輛燃料電池乘用車年行駛里程20000km,消耗224kg氫氣計(jì)算;按1輛燃料電池客車行駛里程14400km,消耗882.32kg氫氣計(jì)算),完全可以滿足“2030年實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)輛氫燃料電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用”的需求,且后續(xù)輕烴裂解將繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能;
地域性優(yōu)勢(shì)上,氯堿>輕烴裂解>焦?fàn)t氣,行業(yè)產(chǎn)能在西北和東部地域呈現(xiàn)不同特征,西北地區(qū)坐擁電石優(yōu)勢(shì)、通常以氯定堿、富裕氫氣資源較少,東部地區(qū)氯堿企業(yè)通常以堿定氯、富余氫氣資源相對(duì)較多,恰好匹配目前加氫站和氫能源汽車的產(chǎn)業(yè)推進(jìn)較快地區(qū)。
2.4.2預(yù)測(cè)展望:我國(guó)氫能發(fā)展路徑可由從傳統(tǒng)能源制氫過渡至綠色能源制氫:
短期的潛在供給規(guī)模和供給成本不存在問題、潛在需求完全可以承接,近期可以優(yōu)先使用成本較低的工業(yè)尾氣制氫供應(yīng)、尤其以氯堿副產(chǎn)氫為優(yōu),2030年之前工業(yè)副產(chǎn)氫若妥善加以利用、完全可以滿足需求,并為可再生能源電解制氫的技術(shù)攻關(guān)留出時(shí)間余量;
中期至2030年后預(yù)計(jì)為工業(yè)副產(chǎn)氫、可再生能源電解制氫協(xié)同發(fā)展的階段;同時(shí)對(duì)核能熱化學(xué)制氫、生物質(zhì)制氫等新型前沿制氫技術(shù)加大科研力度,爭(zhēng)取在2050年后工業(yè)化應(yīng)用有所突破;
遠(yuǎn)期則水電解制氫占據(jù)主導(dǎo)地位,并期待核能熱化學(xué)制氫、生物質(zhì)制氫等前沿制氫技術(shù)有所突破。
3.從海外經(jīng)驗(yàn)看燃料電池車用制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
3.1氯堿副產(chǎn)氫用于氫燃料電池已獲成熟應(yīng)用
日本的氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展進(jìn)度全球居首,電解水制氫在日本氫工業(yè)中占有特殊的地位,其鹽水電解制氫的產(chǎn)能占該國(guó)所有人工制氫總產(chǎn)能的63%。電解水制氫主要分為制堿工業(yè)中的電解鹽水和電解純水兩種方式。就目前而言,電解純水相對(duì)電解鹽水成本更高。這是因?yàn)辂}水中富含大量的正負(fù)離子,在傳導(dǎo)電流方面有著純水不可比擬的優(yōu)勢(shì)。兩者制備氫氣的純度相仿,都可以達(dá)到99.99%,但鹽水電解要更具規(guī)模更容易形成產(chǎn)業(yè)化,電解水在速度和能耗兩方面依舊比不上電解鹽水。電解鹽水的副產(chǎn)品是苛性堿、氯氣、氫氣、氧氣,而電解純水的產(chǎn)物只有氧氣和氫氣。因此,日本的電解鹽水制氫工藝從實(shí)質(zhì)原理上說與氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫是一樣的。
氫燃料電池技術(shù)已走向成熟,該技術(shù)不僅用于新型汽車動(dòng)力上,同時(shí)利用氫燃料電池技術(shù)建造大型氫燃料電站在歐洲也獲得了成功,國(guó)內(nèi)緊隨其后。
荷蘭AkzoNobel氯堿工廠2007年建成行業(yè)內(nèi)第一臺(tái)利用氯堿氫的氫燃料電站,功率70kW,利用氯堿副產(chǎn)氫氣發(fā)電,已成功運(yùn)行了45000h以上;采用該技術(shù)建造與氯堿配套的氫燃料電站,可以直接利用氯堿副產(chǎn)氫氣,通過氫燃料電站可回收電解單元總電耗20%的電能和10%的熱能。
在歐盟氫能利用支持中,氫燃料電池項(xiàng)目得到順利進(jìn)行,荷蘭2011年又成功開發(fā)MW級(jí)的氫燃料電池,安裝在索爾維比利時(shí)工廠,同樣是利用氯堿生產(chǎn)中的副產(chǎn)氫氣發(fā)電(發(fā)電能力:額定1MW,初期輸出功率≥910kW;回收熱能:450kW;氫氣消耗:650Nm3/h;氫氣質(zhì)量:T≤40°C(含飽和水)、P=0.3bar、氫氣純度≥98%)。
2016年10月,營(yíng)創(chuàng)三征(營(yíng)口)精細(xì)化工有限公司以電解氫為驅(qū)動(dòng)能源,建成全球首套2MW氫燃料發(fā)電站,作為發(fā)電能源的氫氣來自于氯堿工廠電解氫氣,經(jīng)洗滌、冷卻除掉堿霧和大量水分(氫氣純度大于等于98%),即可用于發(fā)電,進(jìn)入電站的陽(yáng)極系統(tǒng),無(wú)須提純和增壓。
濱化集團(tuán)年產(chǎn)8萬(wàn)噸氧陰極燒堿裝置于2015年底投產(chǎn),為中國(guó)第一套氧陰極工業(yè)化裝置。采用伍德迪諾拉公司電解槽和拜耳公司氧陰極技術(shù),技術(shù)主要針對(duì)不需要?dú)錃?、只需要堿和氯的企業(yè),通過氧陰極降低了單元槽電壓,使電解槽只產(chǎn)堿和氯,不再產(chǎn)氫氣,將以往產(chǎn)氫氣的電能節(jié)省下來,理論上可比傳統(tǒng)電解節(jié)省40%以上的電能,但當(dāng)前的水平可能達(dá)到30%。濱化集團(tuán)8萬(wàn)噸燒堿裝置單噸電耗預(yù)計(jì)1600度,而行業(yè)普遍不低于2200度。
3.2可再生能源電解制氫仍是長(zhǎng)期方向,日本大力發(fā)展
日本提出了“氫能社會(huì)”的構(gòu)想,豐田量產(chǎn)了第一輛性能優(yōu)越的氫電池車Mirai,本田也推出了Clarity,加氫三分鐘,可續(xù)航750公里,日本已經(jīng)在氫能的利用上走在世界前列。
在制氫方面,日本也以可再生能源水電解制氫作為最主要發(fā)展方向。2018年9月,日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)、東芝能源系統(tǒng)、東北電力及巖谷產(chǎn)業(yè)合作,在福島縣浪江町建設(shè)利用可再生能源制氫的氫能源系統(tǒng)“福島氫能源研究站(FH2R)”,系統(tǒng)裝置采用太陽(yáng)能電解水制氫路線、將具備世界最大規(guī)模的1萬(wàn)kW制氫能力,預(yù)計(jì)于2019年10月前完成建設(shè)并開始試運(yùn)行,于2020年7月之前進(jìn)行實(shí)證運(yùn)行;“福島氫能源研究站”每年能利用毗鄰的光伏發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)電力,通過1萬(wàn)kW的制氫裝置來制造、儲(chǔ)藏和供應(yīng)最大900噸的氫。
4.制氫產(chǎn)業(yè)鏈公司介紹
4.1衛(wèi)星石化
公司是國(guó)內(nèi)C3產(chǎn)業(yè)鏈龍頭,目前擁有90萬(wàn)噸丙烷脫氫產(chǎn)能,副產(chǎn)氫氣量達(dá)3萬(wàn)噸,外供能力達(dá)2.6萬(wàn)噸(其余雙氧水自用);未來250萬(wàn)噸乙烷裂解項(xiàng)目副產(chǎn)氫氣量將達(dá)16萬(wàn)噸。與浙能集團(tuán)簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,共同推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建,公司將為浙能集團(tuán)氫能供應(yīng)提供保障:氫能價(jià)格將依據(jù)市場(chǎng)情況由雙方另行協(xié)定
公司年產(chǎn)22萬(wàn)噸雙氧水項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)2018年8月投產(chǎn),年產(chǎn)45萬(wàn)噸PDH二期項(xiàng)目完已于2019年2月投產(chǎn),年產(chǎn)15萬(wàn)噸聚丙烯二期項(xiàng)目、年產(chǎn)6萬(wàn)噸SAP三期項(xiàng)目、年產(chǎn)36萬(wàn)噸丙烯酸及酯項(xiàng)目順利推進(jìn),有望于2019年陸續(xù)建成投產(chǎn)。連云港石化320萬(wàn)噸/年輕烴綜合利用加工項(xiàng)目實(shí)施順利。2018年3月完成乙烷采購(gòu)協(xié)議與美國(guó)乙烷出口設(shè)施合資協(xié)議正式簽約,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目原料供應(yīng)保障,目前ORBIT項(xiàng)目建設(shè)順利,乙烷儲(chǔ)罐、碼頭項(xiàng)目有序推進(jìn)。
4.2鴻達(dá)興業(yè)
公司是國(guó)內(nèi)氯堿行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),PVC、燒堿、土壤調(diào)理劑等產(chǎn)品產(chǎn)能和綜合經(jīng)營(yíng)實(shí)力在國(guó)內(nèi)名列前茅,其中PVC產(chǎn)能100萬(wàn)噸/年、燒堿100萬(wàn)噸/年、電石150萬(wàn)噸/年、土壤調(diào)理劑等環(huán)保產(chǎn)品產(chǎn)能120萬(wàn)噸/年、PVC制品產(chǎn)能7萬(wàn)噸/年、碳酸稀土冶煉產(chǎn)能3萬(wàn)噸/年、稀土氧化物分離產(chǎn)能4,000噸/年。
公司擁有完整的制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫及氫能應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈,子公司烏?;?、鴻達(dá)氫能源研究院致力于氫能的生產(chǎn)、存儲(chǔ)和應(yīng)用方面的研究、開發(fā)及應(yīng)用,以及氫液化、加注氫業(yè)務(wù)的研發(fā)和經(jīng)營(yíng)。烏海化工擬在烏海市共建設(shè)8座加氫站,2019年5月第一座加氫站已投入使用,其余7座加氫站的建設(shè)工作正在有序推進(jìn)中。同時(shí),公司與北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所下屬公司北京航天雷特機(jī)電工程有限公司在烏海市合作建設(shè)氫液化工廠,逐步實(shí)現(xiàn)向全國(guó)運(yùn)輸供氫。
4.3濱化股份
公司是山東省內(nèi)的氯堿行業(yè)龍頭,具備燒堿產(chǎn)能65萬(wàn)噸/年(粒堿20萬(wàn)噸/年、片堿20萬(wàn)噸/年)、環(huán)氧丙烷產(chǎn)能28萬(wàn)噸/年(全國(guó)市場(chǎng)占有率8.5%)、三氯乙烯產(chǎn)能8萬(wàn)噸/年(全球最大)。公司建立了綜合配套的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈,形成了循環(huán)經(jīng)濟(jì)一體化的產(chǎn)業(yè)模式,公司的水、電、原鹽等生產(chǎn)要素的自給率較高,生產(chǎn)成本較低。
公司與北京億華通科技股份有限公司共同出資設(shè)立濱華氫能源子公司并建設(shè)氫能源項(xiàng)目,將公司氯堿裝置副產(chǎn)的氣過一級(jí)壓縮升壓,凈化脫除雜質(zhì)后達(dá)到氫燃料電池車用動(dòng)力氫的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步壓縮后充裝到長(zhǎng)管拖車,再運(yùn)輸?shù)郊託湔緸槿剂想姵剀嚰幼⑶鍧嵢剂?。?xiàng)目擬分兩期建設(shè),一期實(shí)現(xiàn)氫氣充裝量1000Nm3/h,二期可再增加氫氣充裝量12000Nm3/h。2019年5月,一期項(xiàng)目順利打通全部流程,并于2019年5月8日將精制氫氣第一次充入長(zhǎng)管車內(nèi),工藝合理、達(dá)到設(shè)計(jì)效果,為二期項(xiàng)目的實(shí)施奠定良好基礎(chǔ)。
4.4嘉化能源
公司是以熱電聯(lián)產(chǎn)為核心源頭,多產(chǎn)品鏈經(jīng)營(yíng)的化工企業(yè),主要生產(chǎn)裝置包括熱電聯(lián)產(chǎn)、光伏發(fā)電、氯堿、脂肪醇(酸)、鄰對(duì)位和硫酸裝置。磺化醫(yī)藥產(chǎn)能有望于2020年底翻倍擴(kuò)張;氯堿板塊下游30萬(wàn)噸二氯乙烷、氯乙烯項(xiàng)目、30萬(wàn)噸PVC項(xiàng)目已經(jīng)動(dòng)工,預(yù)計(jì)2020年底投產(chǎn),帶來利潤(rùn)增量。
2019年3月28日,公司與三江化工、空氣產(chǎn)品公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,將在富氫尾氣綜合利用項(xiàng)目開展合作,提高氫氣利用附加值;2019年4月10日,公司與國(guó)投聚力簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將成立產(chǎn)業(yè)基金,在氫能源領(lǐng)域、頁(yè)巖氣分離和加工領(lǐng)域進(jìn)行合作;富瑞氫能、公司以及上海重塑能源進(jìn)行戰(zhàn)略合作,共同投資5000萬(wàn)元成立合資公司,致力從事加氫站等氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營(yíng),合資公司首期規(guī)劃在張家港和常熟建設(shè)三座加氫站,以確保區(qū)域內(nèi)合作方200輛燃料電池物流車的運(yùn)營(yíng),未來三年將計(jì)劃在長(zhǎng)三角地區(qū)建設(shè)不少于50座加氫站,初步實(shí)現(xiàn)江蘇、浙江和上海的加氫站網(wǎng)絡(luò)布局,助力長(zhǎng)三角氫能走廊的建設(shè)。目前,張家港的第一座加氫站已經(jīng)完成土地的控規(guī)調(diào)整,進(jìn)展順利的話今年內(nèi)將有望建成并投入運(yùn)行。
4.5東華能源
公司是國(guó)內(nèi)最大民營(yíng)LPG貿(mào)易商,2018年實(shí)現(xiàn)貿(mào)易量約1070萬(wàn)噸(同比+51%),貿(mào)易規(guī)模位居全球行業(yè)前列;公司擁有國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的烷烴資源深加工工廠,張家港新材料和寧波新材料兩個(gè)烷烴資源綜合利用項(xiàng)目具年產(chǎn)126萬(wàn)噸丙烯、80萬(wàn)噸聚丙烯產(chǎn)能;寧波新材料項(xiàng)目(二期)包括66萬(wàn)噸/年丙烷脫氫制丙烯裝置及相關(guān)配套項(xiàng)目等建設(shè)推進(jìn)中,預(yù)計(jì)2019年底建成,寧波三期包括2*40萬(wàn)噸/年聚丙烯項(xiàng)目正同步建設(shè)中,以丙烯下游市場(chǎng)應(yīng)用廣泛的聚丙烯為產(chǎn)業(yè)鏈末端產(chǎn)出物,瞄準(zhǔn)高附加值的復(fù)合新材料市場(chǎng)。
公司目前LPG深加工項(xiàng)目的副產(chǎn)品氫氣量約5萬(wàn)噸,寧波二期投產(chǎn)后將新增2.5萬(wàn)噸;
借力區(qū)位優(yōu)勢(shì),布局加氫站,打通氫能運(yùn)輸通道,完善氫能供應(yīng)鏈,張家港東華港城加氫站是目前江蘇地區(qū)首個(gè)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)加氫站,標(biāo)志著公司氫能綜合利用取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
4.6華昌化工
公司是一家以煤氣化為產(chǎn)業(yè)鏈源頭的綜合性的化工企業(yè)。公司產(chǎn)業(yè)鏈總體分為:(1)煤制合成氣,生產(chǎn)合成氨、尿素、純堿、氯化銨、硝酸等;(2)新型肥料;(3)以合成氣與丙烯為原料生產(chǎn)新型材料,如醇類、增塑劑、樹脂、涂料等。公司2018年在氫資源能源利用領(lǐng)域進(jìn)行了探索與布局,包括:申報(bào)立項(xiàng)氫氣充裝站建設(shè),與電子科技大學(xué)合作,成立了《華昌化工、電子科技大學(xué)氫能聯(lián)合研究院》,與研發(fā)團(tuán)隊(duì)合作成立了產(chǎn)業(yè)技術(shù)孵化公司—蘇州納爾森能源科技有限公司,未來的產(chǎn)業(yè)化公司—蘇州市華昌能源科技有限公司,其他包括氫燃料電池測(cè)試技術(shù)及設(shè)備研發(fā)、燃料電池電堆及零部件國(guó)產(chǎn)化技術(shù)研發(fā)及測(cè)試等。
2018年4月啟動(dòng)氫氣充裝站建設(shè),占地約2000平方米,計(jì)劃2019年6月建成。建成后可提供標(biāo)準(zhǔn)為T/CECA-G0015-2017質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料的氫氣,充裝量為2*300公斤/天;同時(shí)在規(guī)劃加氫站的建設(shè)。
2018年4月25日,華昌化工、電子科技大學(xué)氫能聯(lián)合研究院合作協(xié)議簽訂完成,聯(lián)合研究院充分利用電子科技大學(xué)學(xué)科、人才優(yōu)勢(shì)及華昌化工氫能方面的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),通過氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新、消化吸收提高,積極推進(jìn)技術(shù)和科研成果產(chǎn)業(yè)化、服務(wù)于當(dāng)?shù)貧淠墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2018年10月,本公司與研發(fā)團(tuán)隊(duì)投資設(shè)立了氫能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)孵化公司-蘇州納爾森能源科技有限公司,及氫能源產(chǎn)業(yè)化公司-蘇州市華昌能源科技有限公司。本次投資有利于本公司較快速切入氫能源領(lǐng)域,通過合作方的合作,在技術(shù)、人才等方面做好準(zhǔn)備;有利于優(yōu)先考慮技術(shù)、人力資源支持及后續(xù)產(chǎn)業(yè)的培育,控制后續(xù)投資及產(chǎn)業(yè)拓展風(fēng)險(xiǎn)。