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13日上午，中海石油氣電集團有限責任公司王秀林所長分享了“橇裝天然氣制氫技術及應用前景分析”主題演講。他從氫氣介紹和橇裝制氫技術及應用前景分析兩個方面進行了詳細介紹。
中海石油氣電集團有限責任公司 王秀林所長
氫能是典型的二次能源，能源屬性類似于電，具有零碳、高效、能源互聯(lián)媒介、可儲能等顯著優(yōu)勢。傳統(tǒng)發(fā)電方式效率受限于卡諾循環(huán)，轉化環(huán)節(jié)多，各環(huán)節(jié)都有能量損失。燃料電池發(fā)電不經卡諾循環(huán)，能量轉換環(huán)節(jié)少，一般同等條件下燃料電池效率比傳統(tǒng)熱機發(fā)電效率提高10%—20%。
王所長表示，氫能之所以快速發(fā)展有三大原因，一、能源發(fā)展歷史及能源轉型趨勢；二、燃料電池技術進步和成本降低，美國能源部預測：未來鋰離子電池和燃料電池成本將大幅降低，而最終燃料電池成本將低于鋰電池成本；三、可再生能源發(fā)電儲能載體需求推動。
目前，氫能已廣泛應用于交通、工業(yè)、建筑等領域。交通領域，氫燃料電池汽車具有較為廣闊的發(fā)展前景；工業(yè)領域，氫能的大規(guī)模應用于冶金、氫煉油和輕化工，助力工業(yè)深度減排。若能實現(xiàn)2℃減排情景，氫能需求還要增長60%。
氫能將扮演替代者、促進者、整合者的角色，更靈活、更安全、更智慧的能源系統(tǒng)。歐洲、韓國、日本、美國等世界主要發(fā)達國家和地區(qū)紛紛制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，大力發(fā)展氫能產業(yè)。
我國各級政府高度重視氫能與燃料電池技術發(fā)展，“中央+地方財政”分級補貼機制與“以獎代補”產業(yè)新政引導氫能產業(yè)有序發(fā)展。
燃料電池分布式備受關注，中國石化、國家能源集團、中廣核等國內眾多企業(yè)積極布局燃料電池分布式發(fā)電站和家用燃料電池分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)；“氫能港口”紛紛部署，寧波、青島、天津等陸續(xù)發(fā)布“氫能港口”規(guī)劃；氫冶金和氫化工前景可期，2020年1月中國寶武與中核集團、清華大學簽訂《核能-制氫-冶金耦合技術戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，共同打造世界領先的核冶金產業(yè)聯(lián)盟。
氫能產業(yè)可分為制氫、儲運和利用三個主要環(huán)節(jié)。目前氫能在我國仍處于產業(yè)導入期，以研發(fā)驅動為重點，產業(yè)先期示范的模式發(fā)展。氫能技術研發(fā)“圈地”已經處于高峰期，大型能源公司紛紛布局技術研發(fā)，設置大量專利壁壘，搶占技術戰(zhàn)略高地。
從制氫發(fā)展路徑來看。有煤制氫、可再生能源制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產氫。近期工業(yè)副產氫和天然氣制氫優(yōu)勢明顯，中遠期可再生能源制氫是未來發(fā)展趨勢。
從天然氣制氫與煤制氫對比來看。國內氫能主要市場區(qū)域在粵港澳大灣區(qū)，煤制氫相比天然氣制氫成本優(yōu)勢不大，且當?shù)丨h(huán)保審批難度大，天然氣制氫幾乎是東南沿海發(fā)達地區(qū)滿足大宗氫氣源的主要途徑。
中海油氣電集團的制氫技術起源于甲烷化技術。甲烷化技術是CO、CO2和H2反應生產CH4的過程，是煤制天然氣、焦爐氣制天然氣的關鍵核心技術之一。通過甲烷化生產的代用天然氣（SNG）品質與普通天然氣類似，甲烷含量可根據下游需要進行調控?？捎糜谏a：CNG，LNG。
2013年1月-2015年12月氣電集團聯(lián)合西南院進行甲烷化技術研究，氣電集團主要負責煤制氣甲烷化和焦爐煤氣制天然氣工藝開發(fā)、小試試驗和中試試驗方案設計，西南院主要負責甲烷化催化劑設計開發(fā)、甲烷化小試小試和中試小試建設及運行。氣電集團已成為全球少數(shù)幾家能夠提供大型煤制天然氣甲烷化工藝包的企業(yè)之一。
天然氣制氫反應為甲烷化的逆反應，小型橇裝天然氣制氫已經成為全球小規(guī)模制氫發(fā)展的新趨勢，能夠省去昂貴的氫氣運輸過程，借助城市燃氣和天然氣網絡實現(xiàn)近用戶低成本制氫。
站內橇裝制氫成本雖然比大規(guī)模制氫在制氫這個環(huán)節(jié)上成本高20-25%，但由于省去了氫氣運輸環(huán)節(jié)，使終端氫氣價格比站外大規(guī)模制氫模式在整體對比反而低了約15-20%。
小型橇裝天然氣制氫最大的難點是適合于橇裝要求的轉化爐開發(fā)：為滿足轉化深度要求，工廠大型制氫裝置的轉化爐管長度一般為8—13m，轉化爐高度一般達到近20m，爐體也非常龐大，需要大量的現(xiàn)場安裝施工，不適合于整體橇裝制作和運輸。
2019年氣電集團聯(lián)合西南院開發(fā)首套國際領先水平的500kgH2/d的橇裝天然氣制氫裝置。已完成方案設計、初步設計、施工圖設計、關鍵設備供貨廠家確定和催化劑實驗室開發(fā)與評價，放大制備方案，計劃2021年初開始裝置建造，年底前完成裝置建設和調試。
