解锁氢经济:为人类社会和工业创造一个崭新的未来

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解锁氢经济:为人类社会和工业创造一个崭新的未来导言随着世界各国努力应对气候变化和能源安全方面的挑战,氢作为一种清洁、可再生和高效的能源载体,越来越受到关注。氢经济的概念提供了一个充满希望的途径,它可以利用氢气来转变我们的能源系统,创造一个更加可持续和繁荣的未来。氢经济是什么?氢经济是指一个集氢气生产、储存、运输和应用于各个领域的体系。它建立在氢气作为能源载体的特性之上,氢气可以用作燃料来为运输、供暖和发电提供动力。氢气生产方法氢气可以通过多种方法生产,包括:电解:利用电能将水分解成氢气和氧气。甲烷重整:将天然气与水蒸汽反应,产生氢气和二氧化碳。煤炭气化:将煤炭与水蒸汽和氧气反应,产生氢气和其他气体。氢气储存和运输氢气的储存和运输是氢经济发展的关键方面。氢气可以以气态、液态或固态储存。氢气运输可以通过管道、卡车或船舶进行。氢气应用氢气的应用范围广泛,包括:交通运输:燃料电池车辆、氢动力飞机和火车。供暖和发电:氢气锅炉、涡轮机和燃料电池。工业:化工、炼油和钢铁生产。氢经济的优势氢经济为人类社会和工业提供了众多优势,包括:清洁能源:氢气燃烧时不会产生温室气体,使其成为一种可持续的能源选择。可再生性:氢气可以通过可再生能源(如太阳能和风能)生产,使其成为无限的能源来源。高效率:氢气是一种高能量密度的燃料,使其成为能量储存和运输的理想选择。多样化应用:氢气可以用于各种应用,为能源部门提供灵活性。经济增长:氢经济的发展可能会创造新的就业机会和经济增长。氢经济的挑战尽管氢经济有巨大的潜力,但它也面临着一些挑战,包括:高生产成本:目前的氢气生产方法成本相对较高。储存和运输问题:氢气的储存和运输需要专门的基础设施。氢燃料电池技术的限制:氢燃料电池车辆的续航里程和加注时间仍然有限。基础设施不足:氢经济的发展需要广泛的基础设施投资,包括加氢站和管道。氢经济的未来氢经济的未来充满希望,但它需要各国政府、产业界和研究机构的共同努力。通过投资研发、基础设施建设和政策激励,我们可以解锁氢经济的全部潜力,为人类社会和工业创造一个更加可持续和繁荣的未来。结论氢经济是应对气候变化和能源安全挑战的变革性解决方案。通过利用氢气的清洁、可再生和高效的特性,我们可以转变我们的能源系统,创造一个更加可持续、更加繁荣的未来。克服氢经济的挑战并充分发挥其潜力,将是我们未来几年的关键任务。

英国地质调查局的定位及其未来发展方向

唐金荣 施俊法

(中国地质调查局发展研究中心,北京,)

英国地质调查局成立于1835年,是世界上最早的国家地质调查机构,它是伴随着工业革命的进程产生的,19世纪其主要作用是进行系统的地质填图以寻找矿产资源,并支持当时的工业及农业的发展。 20世纪上半叶,第二次世界大战极大地刺激了对原材料的需求,地质调查工作也发生了相应变化,主要任务是提供更为详细的地质图件和负责国家资源信息管理。 过去30年,社会情况已发生重大改变,人们更加重视环境、自然资源管理及自然灾害问题,大量新技术的应用也使得地质调查的方式、方法和研究内容等发生了重大的变化。 为了适应社会经济的发展和技术的进步,英国地质调查局对其使命进行了调整,并发布了新的战略计划,明确了今后的发展方向和业务定位。

一、英国地质调查局的定位和目标

英国地质调查局是英国国家研究机构,隶属于自然环境研究委员会,其主要业务工作包括3大块:核心战略科学计划、合作伙伴计划和委托计划。 其中,核心战略科学计划是英国地质调查局的主业,由自然环境研究委员会出资,即国家政府科学预算,这决定了英国地质调查局将实施基础性、公益性的地质调查任务,实现战略环境知识和数据的获取、分析和传输。

英国地质调查局致力于科学地了解国家的环境条件、自然资源和灾害,从而为提高英国的经济竞争力、提高服务和政策效率、提高人们的生活质量提供支持。 此外,还为社会的可持续发展提供有远见的解决方案。 主要通过对地学数据、知识和信息的采集、解释、管理和传播来达到上述目标。 主要的任务有:通过系统的调查、长期的监测、有效的数据管理和高质量的应用研究,增进对英国大陆及其大陆架的科学了解;为英国及海外的客户和用户提供综合的、客观的、公正的和最新的地学信息、建议和服务,使其能够在管理环境和利用资源中做出安全、有效和可持续的选择;向社会传播信息,增强公众对科学的了解,解释并说明地球科学对资源问题和环境问题的重要性。

二、英国地质调查局组织结构的调整

20世纪末期,世界各国的地学机构为适应新的形势变化,纷纷进行机构调整,并制订其各自的发展战略计划。 英国地质调查局也进行了多次调整,其组织结构发生了重大的变化。 1993年,P.J.库克博士担任局长后,对英国地质调查局的结构作了调整,设立了4个业务调查处和4个协调工作处,由各处处长和局长一起组成局务委员会,统一领导全所工作。 1998年,D.A.法尔维博士成为新局长后,加快了改革步伐,采取了一系列重大举措。 2000年,将以前的4个业务调查处(专题图与陆上调查处,石油地质、地球物理与海区调查处,矿产与地球化学调查处,地下水与岩土工程处)调整为了3个业务部,即环境与灾害部、土地与资源部、信息服务与管理部。

图1 英国地质调查局组织结构

2005年,英国地质调查局为了更好地实施其制定的2005~2010年的战略科学计划,采用了“矩阵管理方法”,并对其组织结构再次进行调整(见图1)。 调整后的英国地质调查局分为6个部,分别是:业务开发与战略部,地质与资源部,环境与灾害部,信息部,地球科学技术与设备部,管理与运行支持部。 其中,地质与资源部、环境与灾害部和信息部属于业务部,负责可操作性科学项目(包括横向相关项目)的管理;业务部所需资源(员工、设备和基础设施)的配置由地球科学技术与设备部统一管理;业务开发与战略部和管理与运行支持部是其他部门所必需的交叉性的支持部门。 各部部长与局长一起组成局委会统一领导全局工作。 与2000年调整的组织结构相比,新组织结构最明显的变化是将土地与资源部变成地质与资源部,新增加的“可持续土地处”归属于环境与灾害部,这表明英国地质调查局又重新开始重视地质与资源的调查工作,突出了为环境与灾害的管理决策提供支撑的能力。 各业务部下属处室的设置均出现了较大的变化,处室的设置基本上是按照新战略计划的科学主题和优先项目的需求设置的。 这样有利于战略计划的实施,能确保战略计划目标、任务的胜利完成。 新的组织结构明显地增强了地球科学技术与设备部的力量,突出了科学技术的作用。

三、地质调查经费的投入情况

英国地质调查局的经费来源主要有两种,一是国家科学预算,由英国自然环境研究委员会(NERC)直接拨款,确保英国地质调查局核心战略计划的实施;二是其他来源,包括通过竞争得到的受委托项目(主要来自政府部门和行政机构,地方、区域政府及其下属机构,国际开发机构和私人公司)、资料转让费和产品销售费以及服务费等。

图2是英国地质调查局1989年以来的经费投入情况。从图2可以看出,从1989~1990年度到1999~2000年度之间,英国地质调查局的总经费比较平稳,基本在3000万~3500万英镑之间变化。但从1999~2000年度之后,其总经费投入有一个较为明显增长趋势,到2003~2004年度,其总经费达到历年来最高值,为3855万英镑。这种增长反映出经济、社会发展对地质工作需求的不断增加。同时,政府科学预算拨款在英国地质调查局的总经费中所占比例也在不断上升,从1989~1990年度的28.4%,增长到2003~2004年度的52.32%,说明英国政府正在不断加大基础性、公益性地质工作的投入。另据2003年欧洲地质调查局论坛的统计数据显示,2002年英国政府投入的经费约占总经费的68%(政府科学预算加上政府其他部门的委托经费),占英国当年GDP的30×10

图2 英国地质调查局1989年以来的经费情况

四、英国地质调查局未来5年的战略重点及战略变化

英国地质调查局在2000年制订了《可持续发展的根基》的战略计划,经过5年的具体实施之后,再一次作了未来筹划,于2005年6月发布了新的战略计划——《英国地质调查局战略科学计划(2005~2010年)》,明确了今后的发展方向和优先研究的领域。

1.未来的战略重点

2005~2010年的新战略计划包括8大科学主题和5个“交叉问题”。

8大科学主题是:①英国大陆的3D地学框架。该主题是新的战略计划的核心,也是英国地质调查局主要任务的核心,将为该计划的其他部分首先确定“人类活动带”提供背景资料(base-line)。3D地学框架涉及4大部分:地质框架(DiGMapGB和Lithoframe)、地层性质(PropBase)、地球物理背景值(HiRES)、地球化学基准值(G—BASE)。该主题相当于人们通常所指的“三维地质填图”;②地质—环境信息,将为实现新的计划、满足客户的需求打下基础。该项科学主题包括4个主要部分:生产全国数字数据集、信息管理、信息传播、研究和开发有能力的信息技术。特别强调信息资产的长期战略价值和优先开展满足国家和用户需求的数据库。相当于我国的地质信息化建设;③海岸、大陆架和大陆边缘的3D表征。目的是为了支持自然资源的可持续利用和保护近海及海岸带的环境,重点对从海岸带到水深10米左右的地区和大陆架边缘的大部分地区进行3D地质填图和模拟。着重开展以下4项工作:河口及与其相关的冲积层的调查和模拟;从海滩或悬崖后到浪基面的开阔海岸的调查和模拟;从浪基面到陆架外缘的大陆架的调查和模拟;从陆架外缘到深海坡脚的大陆边缘的调查和模拟。相当于我国的海洋地质调查;④可持续的水管理。重视水资源的可持续性是公众的主要需求,英国地质调查局也把支持地下水管理的调查以及相关的研究工作放在了最优先的地位。该主题的工作重点是探测补水、抽水、气候变化和极端环境条件对地下水的影响,并设计出使环境、商业和社会损失降到最低的方案。本科学主题包括6项主要活动:国家地下水的调查、评价和监测;防止地下水污染;地下水、气候变化和极端事件;地下水和健康;汇水盆地研究;地下水模拟;⑤可持续的土地管理。其目的是为了建立一个全国性的表土模型,并与其他单位合作开发英国全国性的系统的表土模型,从而研究预测气候变化和土地管理预案对表土功能和土壤可持续性的影响。该主题是英国地质调查局新战略计划中新增的科学主题,特别提出英国地质调查局要在提高对表土性质和过程及其与固体岩石界面的认识方面的带头作用;⑥可持续的、安全的能源和矿产资源供应。目的是为了使人类过去的活动对环境的负面影响降到最低程度,用矿产开发的各个环节,即勘查—开采—闭坑等“全过程”的方法来规划未来资源的可持续利用。矿产资源和能源的调查研究过去一直是英国地质调查局的主要业务,现在英国地质调查局将利用它在能源和矿产方面所具有的优势,去解决与自然资源相关的热点问题。例如,解决CO 的地质“扣押”问题、建立战略性3D地质框架、开发储油构造成像技术、研究可再生能源的地质要求和影响、进行深部煤炭资源的开发评价、研究向“氢经济”转移的地质要求、研究矿床及其与深部和浅部作用的关系、经济矿产品的监测和模拟等问题;⑦岩石圈的物理、化学和生物灾害及其影响。目的是减少地面物理、化学和生物的灾害带来的危险,即给英国带来的社会和经济后果,相当于我国地质灾害的调查与评价。在物理灾害方面,主要是建立国家滑坡及其分布的地质灾害数据库,并按地区系统普及这些数据库,重点地区包括石灰岩地区、滑坡地区和海岸带地区;在化学和生物灾害方面,将以信息为基础来评价潜在的有毒的和重要的微量元素、放射性核素和病原体在全国的分布,预测它们过度曝露的危险地区或微量元素缺乏地区。同时,还将继续开发和应用航空遥感技术,以便进行长期的大面积的调查;⑧地质构造和整个地球过程的监测。英国地质调查局特别注重地震和地磁暴对人类和基础设施的影响,他们将依托其所管理的地震监测网和地磁观测台,对英国的地球结构、性质和过程进行调查,研究英国震源机制和查明它们与深部地质的关系,提高地灾害的评价技术。同时,应用现代计算通讯技术解释新的科学问题和应用新的分析方法,为公众提供发生地震和地磁暴的即时信息。该主题相当于我国地震局承担的工作。

这8大主题在许多方面相互补充又相互联系,目的是为解决自然环境研究委员会和政府提出的优先需要解决的5大“交叉问题”作出贡献。 这5大“交叉问题”是:①农村经济和土地使用问题;②气候变化问题;③地球生命的维护系统问题;④能源和自然资源的安全问题;⑤国际开发问题。 例如,在3D地学框架内,近200万年来的沉积物的高分辨记录将有助于他们了解过去气候变化的动力和英国冰盖的演化。 矿产组从事的土地质量和环境风险评价,对帮助制定城乡发展规划和决策具有十分重要的意义。

2.新战略计划的变化

2005年出台的新战略计划与2000年出台的战略计划相比,有一个明显的特点是地球系统科学观、信息观、可持续发展观贯穿于整个战略计划的始终。 这些观点代表了当代地质科学与地质调查的发展趋势,也是传统地质工作向现代地质工作转变的体现,说明英国地质调查局正在努力实现向现代地质工作的转变。 英国地质调查局在新战略计划中提出的研究内容和拟解决的问题也都是当前国际地学研究中的难点、热点问题。

为了更好地了解英国地质调查局近年来的战略转变及其发展方向,我们将英国地质调查局先后于2000年和2005年出台的战略计划所研究内容进行了对比(见表1),从中可以看出新战略计划中的最重要变化有以下几个方面。

(1)地质调查将由进行2D调查逐步变为提供3D地质信息,更多地重视对近地表的人类活动带的研究。

(2)把“可持续水管理”主题放在优先地位。 采用地球系统科学的方法研究补水、抽水、气候变化和极端环境事件对地下水的影响,并致力于设计使环境、商业和社会损失降到最小的策略。

(3)新增加了“可持续的土地管理”主题。 该主题是为了满足英国最近出台的政策精神和欧洲的相关法规规定的需求而设立的,将通过收集、解释和开发整个表土层的知识,建立第一个全国性的数字表土模型,为政府科学合理地制定规章制度提供表土信息。

(4)增加了对矿产资源和能量的勘探、开发的支持力度。 2000年的战略计划侧重于矿产资源对环境的影响,2005年的战略计划将矿产资源的重要性与能源资源提到了同一高度,加大了对地球深部成矿规律研究以及可再生能源与新能源的勘探、开发研究。 此外,由于英国国内资源短缺,英国地质调查局在海外开展的大量国际开发活动,为英国的矿产资源和能源的供应提供保障。 海外成矿规律的研究、资源评价和矿产开发及废矿处理一直是英国地质调查局可持续能源和矿产活动的一部分。

(5)通过联合研究,包括与博士、博士后的研究班合作,提高英国地质调查局与大学以及其研究伙伴的合作关系。

(6)为从野外数据采集到最后结果输出设计了最好的数字工作流程。

(7)增加了对电子和网络传输系统的应用。

(8)提出了5个“交叉问题”,涉及的是自然环境研究委员会规定的具体优先科学项目,对完成政府的目标和政策具有重要的意义。 并首次提出为农村经济、土地使用和土地质量管理战略、环境风险评价及地方的、区域的、全国的发展计划提供技术支持。

表1 2005年与2000年的战略计划对比表

续表

注:2000年出台的战略计划包括4大科学主题,为了便于对比,我们将其按研究内容进行了拆分,“( )”是其所属的科学主题;有些研究内容属于交叉性的,只是将其进行大致的分类。

作者简介

[1]唐金荣,中国地质调查局发展研究中心,实习研究员。

[2]施俊法,中国地质调查局发展研究中心情报室主任,研究员。

什么是现代化工

由化学工业的发展历史来看,早期的化工主要是用在生活用品的制造上,凡是人们衣食住行所需要的化学品,都是由化工行业生产出来的,例如肥料、杀虫剂、人造纤维、水泥、油漆、柴油、塑料制品,不一而足。 然而随着时代的进步,高科技产品逐渐问世,例如电子元件、印刷电路板、光电产品等等,这些产业中仍然脱离不了化学品的应用,只不过是由传统的化学品,改为所谓的精密化学品而已,化工行业与人类的关系可以说是息息相关、密不可分。 新化工技术展望 纳米技术 纳米技术经过十多年的发展,在化工领域可以将纳米技术与传统技术相结合,纳米研究与传统企业相结合,广泛渗透于化工各领域。 纳米技术无论在石油和化学工业领域橡胶行业、纺织、油墨、涂料、粘合剂、化妆品、化学制剂、密封胶、等广泛应用。 使用纳米技术、纳米材料的新产品将不断问世。 纳米材料的原料如无机化合物,将来还会涵括有机物甚至高分子材料,以及纳米材料机械粉碎等生产加工设备,还包括它的生产和应用,都相对集中在石化行业及其它密切相关的行业,纳米技术在环保领域的应用,将有效地降低化工行业及工业生产及车用油等所产生的污染。 纳米技术在内催化剂、医药、农业等各方面也将得到进一步的应用,因此纳米材料将对全社会的技术改造,产品创新,结构调整起到不可估量的作用。 超导技术 世界各国已公认超导技术将在新世纪迅速得到发展。 高温超导电性作为一类有重大发展潜力的应用技术,已经进入实行应用开发与应用基础性研究相互推动,逐步发展为高技术产业的阶段。 各国政府及其企业界都投入极大精力放在高温超导机理;超导物理和新材料的研究和探索上,竞争十分激烈。 我国的超导研究已列入八六三计划和攀登计划,研究水平达世界先进水平。 我国有超导技术在高温超导材料,超导物性,强电应用,超导电子器件等方面取得了重要成果。 生物化工技术 生物技术或生物工程是以生命科学和工程技术为基础的多学科交叉的高新技术。 被称为 21世纪知识经济的核心技术。 生物技术的应用将给化学、工业、农业、医药、食品等领域带来革命性的变化。 产生维以估量的社会效益和经济效益。 我国生物反应工程技术包括生物反应器、传感器和计算机控制等技术。 发展特点是化学工程与生物技术的深度结合,由宏观推向微观,强调在生物技术发展的认识基础上研究过程特点,发展符合生物生长特点的智能型控制,实现产业化的优化的扩大。 在“九五”期间攻关后,小型发酵罐已形成商品化生产体系。 市场占有率达到50 %。 并有 80 %的生化产品应用了层析分离技术。 我国生物技术的投资将由前期的基因工程,细胞工程,蛋白量等上游工程转向进行培养放大上游成果,产物提纯和规模化制备的生物技术下游研究上,以尽快回报前期大量投入,产生巨大的经济效益。 煤化工技术 我国在可燃矿物资源人均占有量低,富煤少油,原油进口已达到 7000 万吨/年。 并迅速扩大,天然气资源也有限,但煤资源可采储量居世界第二位。 因此,充分利用煤资源,大力发展洁净煤技术和新一代煤化工技术,即对有效利用能源和促进经济可持续发展具有重要的现实意义,对保护国家安全具有深远的战略意义。 21世纪,煤化工发展的主流是发展煤炭洁净利用技术,发展洁净煤利用最关键的技术(包括醇燃料和烃燃料)及多联产工艺技术。 其产业化重点应放在发展量大面广,在能源安全和环境保护上最具影响的煤制马达燃料和洁净煤发电技术。 为了谋求过程的污染最低,能量利用效率和经济效益最高,在有条件的地区发展煤电化一体化多联产集合或组合技术。 煤化工的发展必经以煤的能源化学加工优先发展为基础,形成既保证能全国范围内的能源供应,又可通过能源供应和化工生产调节及适当的净化过程,保证对环境的低冲击。 这样的综合网络才能体现煤化工发展的最佳经济、社会和环境效益。 氢能利用 21世纪里要实现可持续发展,将不断开发探索新能源。 核能、生物能、太阳能、风能、地热能、和海洋能的利用,将成为人类文明进步注入强大推动力。 然而,在新世纪里,对石油和化学工业产生最直接和巨大影响的当属未来时代能源——氢能。 氢能源的特点是:高效、清洁。 ■ 利用氢和氧化剂发生反应放出的热能。 ■ 利用氢和氧化剂在催化剂作用下的电化学反应直接获取电能。 ■ 利用氢的热核反应释放的核能。 ■ 利用天然气重整制氢技术,应用于 PEMFC 发电引气。 燃料电池发电引氢,如质子交换膜燃料电池( PEMFC )用作车载动力时,其功率密度比目前的汽油发动机高。 并能实现零排放。 在制氢及储氢技术方面,科研院所正在积极从事这方面的研究并已取得了进展。 可以由此预见,被科学家称为未来的氢能源经济社会中,包括石油、煤、炭、天然气在内的化学石油能源将全部封存,留作化工原料,造福人类。 取而代之的将是氢气,氢经济社会将为人类历史上能利用率最高的社会,是无污染无噪音和绿色天堂。 海洋技术:来自大海的礼物 地球上,大海占有 70 %面积发展海洋技术,开发利用海洋资源造福人类将会显现出强大的生命力和巨大的经济效益。 ■ 海水淡化技术:缺水,是个世界性的问题。 海水淡化是解决人类用水的有得途径。 据资料介绍世界淡化海水的日产量在1998年已达到2300万吨,并以每年10%~30%的速度递增。 目前,海水淡化的市场容量已超过20亿美元/年,主要由美国、日本等技术强国垄断。 我国海水淡化的主要用途目前仅限于热电联产用电厂蒸汽淡化海水解决锅炉补充用水,化工及石化、钢铁等工业行业的高纯度工业用水,海岛等局部地区的生活用水。 预计到2010年,我国海水淡化的市场总需求量将达到80万吨每日。 如果淡化技术在近几年形成产业,整个行业将实现30亿元左右的年产值,利税7~9亿元。 此外,由于大型海水淡化成套装置的制造属于大型右超大型化工设备的加工制造。 其制造过程涉及有色金属材料材料。 黑色金属材料和板材的加工,金属材料的腐蚀防护,仪表及测量,计算机及其控制技术。 所以,海水淡化技术成套设备产业化的成功实放,将有力地带动我国以上行业的技术进步和发展,形成良好的社会效益和经济效益。 ■ 膜技术:膜技术是当代最先进的化工分离技术之一。 膜技术的延生是社会对水资源的要求而产生的。 目前,膜分离技术作为高新技术已成为单元操作。 以高效、节能和工艺简便等特点正在取代一些旧的单元操作。 膜技术在节能、水资源开发、环境保护等方面具有较强的技术优势,已使世界膜技术迅速发展为年产值200亿美元的产业,但是我国膜产业产值为20亿元人民币,拥有广阔的空间,在21世纪将继续作为重点产业优先发展。 ■ 海水化学资源的开发利用:海水中提取化学品,主要是海水制盐,从海水中提取钾、溴、镁、锂、碘、铀重水等。 我国的海盐产量为 1800 万吨。 居世界首位,约占全国盐总产量的75%。 我国的溴产量5万吨/年,广泛用于医药,染料、农药、阻燃、灭火和无机溴化物方面,年增长率为3%~5%,我国钾盐资源贫乏,海水提钾经济上可行,意义重大。 在 70 年代我国的千吨级海水提取氯化钾和百吨级海水提取氯素技术均获成功,但由于部分工艺存在成本高和未能形成海水综合利用流程,而使得这两项技术未产业化。 数十年来,海水的利用受到各国的关注,若得以经济过关,其综合开发效益十分显著。 21世纪我国应大力加强联产和综合提取技术的研究和开发,使海水化学资源的利用真正达到综合利用的目的,使产品多样化、系列化、规格化和在市场竞争中有更强的适应性方面发展。 并有望在以下几个方面有所突破:提高海盐质量、防止盐田海水和浓缩海水渗漏以及改革海水制盐工艺;重视发展高效、低毒、低烟(或无烟)及成本较低的溴系阻燃剂,高效、低毒、低残留、杀虫谱广及成本较低的农药和农产品储存用熏蒸剂等。 使产品的数量与质量达到国外20世纪末的水平,加快从苦卤中提取金属镁的生产速度,使其在 2010年达到1~5万吨的生产规模,2030年力争实现海水提取钾工业化;突破盐碱、镁的联产技术,积极开展海水提铀、重氢、锂的研究,以解决21世纪的能源原料供给问题,服务于人类。 未来化工厂畅想 如果提到化工厂,人们一般想到的是宽敞的厂房,高高的烟囱。 然而在不久的将来,这样的情景在某些地方将变成历史。 根据德国《世界报》报道,大约10年内一系列的装在容器内的迷你工厂将承担起生产任务。 这些容器有各种规格,可以非常方便地被运往目的地。 它们也可以按照计划好的模式组装成复杂的网络,从而完成一系列复杂的工作程序。 对于这些容器的控制也可以实现全自动化,或者通过控制中心进行无线遥控。 这样就能大大减少人员开支和经营费用,所生产的化工产品也可以直接运到顾客群附近。 这项技术特别适用于精细化工产品的生产,因为这些产品的需求量不大。 这一技术也有可能在医药领域找到用武之地。 推广这项技术能够减少对环境的污染,所以说受益的不仅是化工厂,而是我们所有人。 在化工生产过程中最常用到的就是挥发性的有机溶剂,它们对环境污染严重。 迷你容器工厂使用一种可电离的液体,它能使化工生产过程中少消耗有机溶剂,减少污染。 这项技术还能减少化工生产造成的大气污染、噪音污染。 杜塞尔多夫市Degussa股份公司在微处理化工生产技术的研究方面已经取得了一定的成果。 纳米技术的发展以及催化剂的生产也为容器工厂技术的发展提供了保障。 Degussa公司表示将和美国亚利桑那大学的教授一起继续搞这个容器工厂项目。 Degussa公司的董事会成员阿尔弗雷德表示,他们会将这项技术尽快推广到世界各地活跃的市场上,比如中国、拉美和东欧。 他认为,这项节约开支、节约场地,又有利于环境保护的技术会有很大的发展前景。 科技创新:生死时速的竞争 目前我国化工企业科研水平较低,大多仅仅限于产品和工艺开发,有能力开发高科技含量的原创性技术的企业凤毛鳞角。 由于难以掌握核心技术,因而无法形成跨越式的发展。 而与此同时,近几年跨国化工公司在中国竞相设立研发中心,大量的研发投入所支撑的强大创新能力,为他们带来的是拥有全球的市场。 以化工巨头德国巴斯夫公司为例,其所拥有专利和领先技术数量不仅是国内化工企业,甚至也是不少科研机构所望尘莫及的:手中已握有十几万个专利技术,平均每天申请3项专利。 截止至1998年底累计公开的国外专利为44 027件,占化工类专利总数的58.75%;1998年全年公开国外化工类专利为6184件,占全年公开的化工类专利的63.5%。 国外在中国申请的专利中,绝大多数是技术含量较高的发明专利。 杜邦公司申请了1124件、壳牌公司860件,埃克森公司为343件。 他们在华的专利申请可分为两类,一类是围绕自身的优势技术领域或拳头产品以占领中国市场和制约中国相应的技术发展为目标申请的专利;另一类是在充分研究中国化工企业的专利创新构思上,或在我国创新构思的启发下的改进或相关专利的申请,其目的是在这些领域获得竞争的地位。 从保护力度来看,外国公司的产品专利多、基本专利多(如一些化工工艺的重要基本改进专利,对以后化工技术进步有重要影响的技术),专利申请配套性很强。 很多专利并不是目前市场上热销的技术产品,而是占领未来市场的技术产品。 在我国的石油化工领域的个别项目就面临着:或是项目下马;或是购买专利;或是修改工艺路线;或是提出专利无效诉讼,无论作为哪一项选择都会给企业带来不同程度的影响。 国外专利在中国的“圈地”运动正形成一个“技术壁垒”,中国很多行业正面临这一问题的困扰。 技术创新是决定21世纪我国化学工业国际竞争力的关键性因素。 如今高新技术领域中的生物工程技术、信息技术、纳米技术等正越来越多地被化学工业所应用,并将对化学工业结构产生重大影响。 加入WTO后,我国化工科技发展面临的最大问题是科技创新能力不足,这不仅将制约化工科技发展本身,也将成为制约化学工业快速持续发展“瓶颈”因素。 面对目前我国化工科研队伍创新能力弱、发明专利少、跟踪多创新少、成果产业化率低的现状,我们不应只是望洋兴叹,而应奋起直追。 今天科技界的紧迫感和竞争意识愈发强烈,加大化工科技投入,针对制约行业发展的关键技术、重大技术,以新一代煤化工、精细化工、化工新材料作为重点,集中力量攻关,取得技术突破,从而推进化学工业的整体发展已刻不容缓。 (end)

布局氢能源产业链项目报告书

氢能更重要的是作为一种清洁能源和良好的能源载体,具有清洁高效、可储能、可运输、应用场景丰富等特点。

氢是二次能源,通过多种方式制取,资源制约小,利用燃料电池,氢能通过电化学反应直接转化成电能和水,不排放污染物,相比汽柴油、天然气等化石燃料,其转化效率不受卡诺循环限制,发电效率超过 50%,是零污染的高效能源。

氢能是实现电力、热力、液体燃料等各种能源品种之间转化的媒介,是在可预见的未来实现跨能源网络协同优化的唯一途径。 当前能源体系主要由电网、热网、油气管网共同构成,凭借燃料电池技术,氢能可以在不同能源网络之间进行转化,可以同时将可再生能源与化石燃料转化成电力和热力,也可通过逆反应产生氢燃料替代化石燃料或进行能源存储,从而实现不同能源网络之间的协同优化。

随着可再生能源渗透率不断提高,季节性乃至年度调峰需求也将与日俱增,储能在未来能源系统中的作用不断显现,但是电化学储能及储热难以满足长周期、大容量储能需求。 氢能可以更经济地实现电能或热能的长周期、大规模存储,可成为解决弃风、弃光、弃水问题的重要途径,保障未来高比例可再生能源体系的安全稳定运行。

氢能应用模式丰富,能够帮助工业、建筑、交通等主要终端应用领域实现低碳化,包括作为燃料电池 汽车 应用于交通运输领域,作为储能介质支持大规模可再生能源的整合和发电,应用于分布式发电或热电联产为建筑提供电和热,为工业领域直接提供清洁的能源或原料等。

日本、韩国、美国、德国和法国等国都从国家层面制定了氢能产业发展战略规划与线路,如日本的《氢能基本战略》、美国的《氢能经济路线图》、欧盟的《欧洲绿色协议》中的“绿氢战略”、韩国的《氢经济发展线路图》等,持续支持氢燃料电池的研发、推进氢燃料电池试点示范以及多领域应用,已在产业链构建、氢燃料电池 汽车 研发方面取得优势。 根据国际氢能联合会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》预测,至2050年,氢燃料电池 汽车 将占全球机动车的20 25%,创造2.5万亿美元的市值,承担全球约18%的能源需求。

《中国制造2025》、《能源技术革命创新行动计划(2016-2030)》、《国家创新驱动发展战略纲要》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《“十三五”国家 科技 创新规划》等都将氢能与燃料电池列为重要任务,作为引领产业变革的颠覆性技术和战略性新兴产业,提出系统推进氢能 汽车 的研发、产业化和商业化。

今年以来,国家政策倾斜力度加大。 6月22日,国家能源局发布了《2020年能源工作指导意见》,从改革创新和推动新技术产业化的角度推动氢能产业发展。 文件指出,制定实施氢能产业发展规划,组织开展关键技术装备攻关,积极推动应用示范。

中国首部《能源法》再次征求意见。 其中,氢能被列为能源范畴,是中国第一次从法律上确认了氢能属于能源。

目前,全国有20多个省份发布了氢能产业发展规划,在长三角、珠三角、京津冀等地区,氢能已形成一些小规模的示范应用。 在一些地方形成了制备、储运、加注燃料电池和下游应用的完整产业链。

其中,山东省国内首个省级氢能中长期规划,山东3677战略打造氢经济带。 省政府办公厅印发的《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030年)》,以2019年为基准年,规划期限为2020-2030年,内容主要包括发展环境、总体要求、发展路径与空间布局、重点发展任务、保障措施和环境影响评价等6个部分。 3月26日印发《济青烟国际招商产业园建设行动方案(2020-2025年)》,新能源 汽车 、氢能等字眼出现频率很高,也和山东省省级氢能规划相呼应。 济南“中国氢谷”、青岛“东方氢岛”两大高地随着《方案》要拔地而起。 潍坊市人民政府办公室印发了《潍坊市促进加氢站建设及运营扶持办法》。 本办法适用于对在本市进行加氢站建设、加氢站加氢的企业给予补贴,即按日加氢能力和建成年限分别给予50~600万元补贴。

2019年,中国石油对外依存度首次突破70%的关口,而天然气对外依存度也高达45%。 自2018年中美贸易战爆发以来,高度依赖海外油气进口所带来的能源安全隐患越来越让决策层与 社会 各界侧目。 新冠疫情又进一步暴露了在紧急状态下产业链全球化的隐患和风险,致使原本已有抬头之势的逆全球化趋势进一步加深,将能源安全的地位上升到新的政治高度。

全球气候变化是21世纪人类面临的最复杂的挑战之一,减缓气候变化的措施之一是减少温室气体的人为排放。 中国是仅次于美国的第二大碳排放国家,已承诺力争2030年前二氧化碳排放达到峰值2060年前实现碳中和。 在碳中和的道路上,氢能是一个不可或缺的二次能源形式

尽管氢能发展前景广阔,但当前也面临着产业基础薄弱、装备和燃料成本偏高以及存在安全性争议等方面的问题。 目前我国制氢技术相对成熟且具备一定产业化基础,全国化石能源制氢和工业副产氢已具相当规模,碱性电解水制氢技术成熟。 但在氢气储运技术、燃料电池终端应用技术方面与国际先进水平相比仍有较大的差距。

譬如在储运方面,实现氢能规模化、低成本的储运仍然是我国乃至全球共同面临的难题。 高压气氢作为目前国内外主流的氢能储运模式,还存在储氢密度仍然不够高、储运成本太高等问题。

氢气是二次能源,需要通过一定的方法利用其它能源制取,目前主要包括以下方法:

天然气中的烷烃在适当的压力和温度下,在转化炉中发生一系列化学反应生成包含一氧化碳和氢气的转化气,转化气再经过换热、冷凝等过程,使气体在自动化的控制下通过装有多种吸附剂的PSA装置后,一氧化碳、二氧化碳等杂质被吸附塔吸附,从而得到氢气。

以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种:一是煤的焦化,二是煤的气化。 焦化是指煤在隔绝空气条件下,在90-1000 制取焦碳,副产品为焦炉煤气。 焦炉煤气组成中含氢气55-60%左右。 煤的气化是指煤在高温常压或加压下,与气化剂反应转化成气体产物,组成主要是氢及一氧化碳,经转化后可制得纯氢。

通常不直接用石油制氢,而用石油初步裂解后的产品,如石脑油、重油、石油焦以及炼厂干气制氢。 石脑油制氢主要工艺过程有石脑油脱硫转化、CO变换、PSA,其工艺流程与天然气制氢极为相似;重油制氢是在一定压力下与水蒸气及氧气反应制得含氢气体产物;石油焦制氢与煤制氢非常相似,是在煤制氢的基础上发展起来的;炼厂干气制氢主要是轻烃水蒸气重整加上变压吸附分离法,与天然气制氢非常相似。

氯碱工业采用电解盐水的方式生产氯气和烧碱,在电解槽阳极生成氯气,阴极生成氢气,阴极附近生成烧碱,氢气进入脱氧塔脱除其中氧气,然后经过变压吸附脱除其中N2、H2、CO2、H2O等杂质,可获得高纯度氢气。

甲醇蒸汽重整制氢由于氢收率高,能量利用合理,过程控制简单,便于工业操作而更多地被采用。 甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下在催化剂的作用下,发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢和二氧化碳,重整反应生成的H2和CO2,再经过变压吸附法(PSA)将H2和CO2分离,得到高纯氢气。

电解水制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。 在充满电解液的碱性电解槽(ALK)中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。 也可使用PEM电解槽直接电解纯水产生氢气。 此方式可利用光电、风电以及水电等清洁能源进行电解水制取氢气。

(1)风力发电机组的原理及特点:风力发电机组通过控制风轮转速,达成在低风速下最优能量捕捉;在高风速时,保持风轮转速和功率稳定。 因此,在额定风速前(大部分工作状态),风力发电机组发岀的有功功率一直在随着风的改变而波动,表现在秒级上的发电功率波动性。 另外,风力发电机组是一个电流源,也就是说风电机组每时每刻在跟随电网的50Hz交流电频率,把能量通过电流的方式输岀给电网。 如果没有电网的电压维持,目前的风电机组很难独立发电。

(2)光伏发电:光伏电池将太阳能转化为电能,光伏逆变器一方面通过控制,追踪光伏电池的最佳功率点,一方面作为电流源,跟踪电网50Hz交流电频率,把能量通过电流方式输岀到电网。 由于阳光在分钟级上变化不大,相对于风电,波动性较小。 但是光伏发电表现出昼夜的间歇性。

光伏发电制氢主要利用光伏发电系统所发直流电直接供应制氢站制氢用电。 主要有3种技术路线。

碱性电解槽制氢。 该种电解槽的结构简单,适合大规模制氢,价格较便宜,效率偏低约70%~80%,主要设备包括电源、阴阳极、横膈膜、电解液和电解槽箱体组成,电解液通常为氢氧化钠溶液,电解槽主要包括单极式和双极式。 质子交换膜电解槽(PEM Electrolyzer)制氢。 效率较碱性电解槽效率更高,主要使用了离子交换技术。 电解槽主要由聚合物薄膜、阴阳两电极组成,由于较高的质子传导性,电解槽工作电流可大大提高,从而提升电解效率。

固体氧化物电解槽(Solid Oxide Electrolyzer)制氢。 可在高温下工作,部分电能可由热能替代,效率高、成本低,固体氧化物电解槽是三种电解槽中效率最高的设备,反应后的废热可与汽轮机、制冷系统进行联合循环利用,提升效率,可达到90%。 电解水制氢技术路线成熟,目前未大规模推广关键因素为电价问题,以目前工业用电用来制氢成本过高,市场竞争力较差。

甲醇制氢投资较低,适合2500Nm3以下制氢规模,按照1Nm3氢气消耗0.72千克甲醇,甲醇价格按2319元 / 吨计算,制氢成本如下表:甲醇制氢成本表

天然气制氢单位投资成本低,在1000Nm3以上经济性较好,按照1Nm3氢气消耗0.6Nm3天然气,天然气价格按1.82元/Nm3计算,制氢成本下表:天然气制氢成本表

以1000Nm3/h 水电解制氢为例,总投资约1400万元,按照1Nm3氢气消耗5kWh 电能计算,不同电价测算制氢成本分析如下表:光伏发电制氢成本表

由此分析,光伏发电制氢电价控制在0.3元 / 千瓦时以下时,制氢成本才具有竞争力。按照目前市场价格进行测算,以100MW光伏发电直流系统造价如下表:光伏发电直流系统造价

以一类资源区域为例,首年光伏利用小时数为1700小 时 计 算,其他参数为 :装机容量100MW,建设期1年,资本金投资比例20%,流动资金10元 /kW,借款期限10年,还本付息方式为等额本息,长期贷款利率4.90%,折旧年限20年,残值率5%,维修费率0.5%,人员数量5,人工年平均工资7万元,福利费及其他70%,保险费率0.23%,材料费3元 /kW,其他费用10元 /kW。 按照全部投资内部收益率满足8% 反算电价,并分别分析计算造价为2.3亿、2亿、1.8亿、1.6亿元时的电价。 通过计算,在满足全部投资内部收益率为 8% 时,不同造价下的电价如下表:不同造价反算电价

光伏发电制氢在资源一类区域已具备经济可行性,较天然气制氢、甲醇制氢成本较低,随着光伏发电成本的持续下降,光伏发电制氢竞争力将进一步增强。 本文未考虑氢气运输成本,光伏发电直供电制氢应与需求方靠近,资源一类区域主要集中在西北区域,该区域氢气用户主要为炼化、化工企业,用气量较大,对制氢站规模要求较大。

光伏组件价格下降较快,随着价格进一步降低,部分二类资源区光伏发电制氢也将具有竞争力,该类区域相对靠近负荷中心,经济发达,氢气需求量较大。 光伏发电制氢工艺简单、运维难度低,制氢规模可根据场地和需求进行模块化组合,随着燃料电池技术的进步,分布式可再生能源制氢供应燃料电池也将是未来重要发展趋势。

氢气的运输方式可根据氢气状态不同分为气态氢气(GH2)输送、液态氢气(LH2)输送和固态氢气(SH2)输送。 选择何种运输方式,需基于以下四点综合考虑:运输过程的能量效率、氢的运输量、运输过程氢的损耗和运输里程。

在用量小、用户分散的情况下,气氢通常通过储氢容器装在车、船等运输工具上进行输送,用量大时一般采用管道输送。 液氢运输多用车船等运输工具。

虽然氢气运输方式众多,但从发展趋势来看,我国主要以气氢拖车运输(tube trailer)、气氢管道运输(pipeline)和液氢罐车运输(liquid truck)三种运氢方式为主。

长管拖车是国内最普遍的运氢方式。 这种方法在技术上已经相当成熟。 但由于氢气密度很小,而储氢容器自重大,所运输氢气的重量只占总运输重量的1~2%。 因此长管拖车运氢只适用于运输距离较近(运输半径200公里)和输送量较低的场景。

其工作流程如下:将净化后的产品氢气经过压缩机压缩至20MPa,通过装气柱装入长管拖车,运输至目的地后,装有氢气的管束与车头分离,经由卸气柱和调压站,将管束内的氢气卸入加氢站的高压、中压、低压储氢罐中分级储存。

该方法的运输效率较低。 国内标准规定长管拖车气瓶公称工作压力为10-30MPa,运输氢气的气瓶多为20MPa。

以上海南亮公司生产的TT11-2140-H2-20-I型集装管束箱为例,其工作压力为20MPa,每次可充装体积为4164Nm3、质量为347kg的氢气,装载后总质量kg,运输效率1.05%。 国内生产长管拖车的主要厂商有中集安瑞科、鲁西化工、上海南亮、浦江气体、山东滨华氢能源等。

长管拖车运氢成本测算

为测算长管拖车运氢的成本,我们的基本假设如下:

(1)加氢站规模为500kg/天,距离氢源点100km;

(2)长管拖车满载氢气质量350kg,管束中氢气残余率20%,每日工作时间15h;

(3)拖车平均时速50km/h,百公里耗油量25升,柴油价格7元/升;

(4)动力车头价格40万元/台,以10年进行折旧;管束价格120万元/台,以20年进行折旧,折旧方式均为直线法;

(5)拖车充卸氢气时长5h;

(6)氢气压缩过程耗电1kwh/kg,电价0.6元/kwh;

(7)每台拖车配备两名司机,灌装、卸气各配备一名操作人员,工资10万元/人·年;

(8)车辆保险费用1万元/年,保养费用0.3元/km,过路费0.6元/km;根据以上假设,可测算出规模为500kg/d、距离氢源点100km的加氢站,运氢成本为8.66元/kg。

测算过程如下表:

运输成本随距离增加大幅上升。 当运输距离为50km时,氢气的运输成本5.43元/kg,随着运输距离的增加,长管拖车运输成本逐渐上升。

距离500km时运输成本达到20.18元/kg。

考虑到经济性问题,长管拖车运氢一般适用于200km内的短距离运输。

提高管束工作压力可降低运氢成本

由于国内标准约束,长管拖车的最高工作压力限制在20MPa,而国际上已经推出50MPa的氢气长管拖车。

若国内放宽对储运压力的标准,相同容积的管束可以容纳更多氢气,从而降低运输成本。

当运输距离为100km时,工作压力分别为20MPa、50MPa的长管拖车运输成本为8.66元/kg、5.60元/kg,后者约为前者的64.67%。

具有发展潜力的低成本运氢方式,但我国氢气管网发展不足,建设需提速。

低压管道运氢适合大规模、长距离的运氢方式。 由于氢气需在低压状态(工作压力1~4MPa)下运输,因此相比高压运氢能耗更低,但管道建设的初始投资较大。

我国布局氢气管网布局有较大提升空间。 美国和欧洲是世界上最早发展氢气管网的地区,已有70年 历史 。

根据PNNL在2016年的统计数据,全球共有4542公里的氢气管道,其中美国有2608公里的输氢管道,欧洲有1598公里的输氢管道,而中国仅有100公里。

随着氢能产业的快速发展,日益增加的氢气需求量将推动我国氢气管网建设。

氢气管道造价高、投资大,天然气管道运氢可降低成本

天然气管道是世界上规模最大的管道,占世界管道总长度的一半以上,相比之下氢气管道数量很少。 据IEA报告,目前世界上有300万公里的天然气管道,氢气管道仅有5000公里,现有的氢气管道均由制氢企业运营,用于向化工和炼油设备运送成品氢气。

由于管材易发生氢脆现象(即金属与氢气反应而引起韧性下降),从而造成氢气逃逸,因此需选用含炭量低的材料作为运氢管道。 美国氢气管道的造价为31~94万美元/km,而天然气管道的造价仅为12.5~50万美元/km,氢气管道的造价是天然气管道造价的两倍以上。

虽然氢气在管道中的流速是天然气的2.8倍,但由于氢气的体积能量密度小,同体积氢气的能量密度仅为天然气的三分之一,因此用同一管道输送相同能量的氢气和天然气,用于押送氢气的泵站压缩机功率高于压送天然气的压缩机功率,导致氢气的输送成本偏高。

氢气输运网络基础设施建设需要巨大的资本投入和较长的建设周期,管道的建设还涉及占地拆建问题,这些因素都阻碍了氢气管道的建设。

研究表明,含20%体积比氢气的天然气-氢气混合燃料可以直接使用目前的天然气输运管道,无需任何改造。

在天然气管网中掺混不超过20%的氢气,运输结束后对混合气体进行氢气提纯,这样既可以充分利用现有管道设施,出于经济性考虑,也能降低氢气的运送成本。

目前国外已有部分国家采用了这种方法。

为测算管道运氢的成本,我们参考济源-洛阳氢气管道的基本参数,做出如下假设:

(1)管道长度25km,总投资额1.46亿元,则单位长度投资额584万元/km;(10)年输氢能力为10.04万吨,运输过程中氢气损耗率8%;

(2)管线配气站的直接与间接维护费用以投资额的15%计算;

(3)氢气压缩过程耗电1kwh/kg,电价0.6元/kwh;

(4)管道寿命20年,以直线法进行折旧。

根据以上假设,可测算出长度25m、年输送能力10.04万吨的氢气管道,运氢价格为0.86元/kg。

当输送距离为100km时,运氢成本为1.20元/kg,仅为同等距离下气氢拖车成本的1/5,通过管道运输氢气是一种降低成本的可靠方法。

适合长距离运输,国内外应用差距明显,但液氢运输相比气氢效率更高,国内应用程度有限。

液氢罐车运输系统由动力车头、整车拖盘和液氢储罐3部分组成。

由于液氢的运输温度需保持在-253 以下,与外部环境温差较大,为保证液氢储存的密封和隔热性能,对液氢储罐的材料和工艺有很高的要求,使其初始投资成本较高。

液氢罐车运输是将将氢气深度冷冻至21K液化,再将液氢装在压力通常为0.6兆帕的圆筒形专用低温绝热槽罐内进行运输的方法。

由于液氢的体积能量密度达到8.5MJ/L,液氢槽罐车的容量大约为65m3,每次可净运输约4000kg氢气,是气氢拖车单车运量的10倍多,大大提高了运输效率,适合大批量、远距离运输。

但缺点是制取液氢的能耗较大(液化相同热值的氢气耗电量是压缩氢气的11倍以上),并且液氢储存、输送过程均有一定的蒸发损耗。

在国外尤其是欧、美、日等国家,液氢技术发展已经相对较为成熟,液氢在储运等环节已进入规模化应用阶段,某些地区液氢槽车运输超过了气氢运输规模。

而国内目前仅用于航天及军事领域,这是由于液氢生产、运输、储存装置等标准均为军用标准,无民用标准,极大地限制了液氢罐车在民用领域的应用。

国内相关企业已着手研发相应的液氢储罐、液氢槽车,如中集圣达因、富瑞氢能等公司已开发出国产液氢储运产品。

2019年6月26日,全国氢能标准化技术委员会发布关于对《氢能 汽车 用燃料液氢》、《液氢生产系统技术规范》和《液氢贮存和运输安全技术要求》三项国家标准征求意见的函。

液氢相关标准和政策规范形成后,储氢密度和传输效率都更高的低温液态储氢将是未来重要的发展方向。

为测算液氢槽车运输的成本,我们的基本假设如下:

(1)加氢站规模为500kg/天,距离氢源点100km;

(2)槽车装载量为加仑(约68m3,即4000kg),每日工作时间15h;

(3)槽车平均时速50km/h,百公里耗油量25升,柴油价格7元/升;

(4)液氢槽车价格约为50万美元/辆,以10年进行折旧,折旧方式为直线法;

(5)槽车充卸液氢时长6.5h;

(6)氢气压缩过程耗电11kwh/kg,电价0.6元/kwh;

(7)每台拖车配备两名司机,灌装、卸载各配备一名操作人员,工资10万元/人·年;

(8)车辆保险费用1万元/年,保养费用0.3元/km,过路费0.6元/km。 根据以上假设,可测算出规模为500kg/d、距离氢源点100km的加氢站,运氢成本为13.57元/kg。

测算过程如下表:

液氢罐车成本变动对距离不敏感。 当加氢站距离氢源点50~500km时,液氢槽车的运输价格在13.51~14.01元/kg范围内小幅提升。 虽然运输成本随着距离增加而提高,但提高的幅度并不大。 这是因为成本中占比最大的一项——液化过程中消耗的电费(约占60%左右)仅与载氢量有关,与距离无关。 而与距离呈正相关的油费、路费等占比并不大,液氢罐车在长距离运输下更具成本优势。

第四章 加氢站建设

1.投资估算

加氢站投资主要包含设备投资、土建工程投资以及设计、监理、审批等费用。

项目投资估算表如下:

序号 名 称 费用(万元) 备注

1 工艺设备 222.00

1.1 增压系统 160.00

1.2 加注系统 56.00

1.3 卸车系统 6.00

2 现场管道、仪表电缆等 12.00

3 PLC柜、火焰探头、氢气泄漏探头、视频监控等 28.00

4 设备安装及调试 40.00 含辅材

5 土建工程 80.00

6 设计、监理、审批等费用 45.00

7 合计 424.00

2.运营成本估算

加氢站建成后,运营成本包括土地租金、设备折旧、运营维护成本、人员工资等。

项目总投资为424万元,固定资产采用直线法综合折旧,不计残值,按照10年折旧摊销,每年42.4万元。

每年运维成本包括设备维护费、管理费及人工成本费、电费和水费等,其中设备维护费用约55万元,管理费及人工(4名工人)成本费15万元,电费及水费30万元,每年运维成本费用为100万元。

本项目单站占地面积约2亩,参照目前服务区征地费用,土地租金暂按每年每亩10万元计取,单站每年土地租金为20万元。

3.效益测算

加氢站对外销售价格为35元/kg,进销价差一般为20元/kg。

本次加氢站项目设计日加氢能力:500kg/d,加注压力:35MPa;按照其70%加注负荷计算,日加注350kg,年可实现加注量kg。

按照价差收入,年毛利润额估算为252万元。

经济效益情况分析:

序号 名称 单位 金额(万元) 备注

1 价差收入(毛利润) 万元 240.00

2 土地租金 万元 20.00

3 年运行成本 万元 100.00

4 折旧及摊销 万元 42.4 按10年折旧

5 年税前利润 万元 97.6

5 税金及附加 万元 24.4

6 年利润 万元 73.2

静态投资回收期为:424万元/73.2万元 5.79年。

但是当前投运氢燃料车辆较少,但氢能源在政策利好下不断发展中,当前预测存在较大的困难和不可预见性,测算中取设计负荷的70%进行的估算。

山东省下发国内首个省级氢能中长期规划,山东3677战略打造鲁氢经济带,济南“中国氢谷”、青岛“东方氢岛”两大高地随着《方案》要拔地而起,具有广阔的发展前景和潜力,在当前国家碳达峰、碳中和战略背景下,氢能必将迎来大发展阶段。

标签: 解锁氢经济 为人类社会和工业创造一个崭新的未来

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