LNG产业视角下不同天然气制氢模式的终端氢气成本分析

氢能的快速发展为LNG产业延伸产业链、提高附加值提供了宝贵的战略机遇。站在LNG产业视角,给出了三种融合发展氢能的路径,并基于这三种路径设想了六种最贴近实际、最可能得到实施的发展模式。分别对六种发展模式的制氢、储运和加注三个环节的氢气成本,以及出加氢枪终端的氢气总成本进行了分析,并与副产氢模式进行对比。结果表明LNG产业发展氢能在成本上具有一定的竞争力,城市周边的大、中规模天然气制氢模式和站内小型天然气制氢模式是重点发展的方向。国际氢供应链目前的氢气成本较高,液态有机物氢载体(LOHC)的整体氢气成本低于液氢,未来随着氢气国际贸易的成熟和规模的扩大,成本有望大幅降低,成为与LNG产业平行的进口氢气新产业。     

科莱恩与Hydrogenious合作氢储运新技术

正氢气来源和用途广泛,也是潜力巨大的清洁新能源,但氢气的储运问题是一大瓶颈。日前,科莱恩旗下的催化剂事业部与Hydrogenious Technologies公司组建联盟,旨在提供可靠、可扩展的、安全的供氢方案,并将其用于各类应用中。Hydrogenious Technologies开发了一种新型的氢储运方法,采用化学方式将分子与液体有机氢载体(Liquid Organic Hydrogen Carriers,LOHC)进行绑定。在该方法中,液态有机     

氢气储运技术的发展现状与展望

随着世界能源危机和环境污染的不断加剧,推动清洁能源革命已成为世界能源产业未来发展的重要趋势。近年来,中国对新能源产业的发展日益重视,尤其是对氢能产业的开发力度日益增大。在未来,氢能有望在推动中国能源结构改革、保障国家能源安全等方面扮演越来越重要的角色,并可能在能源、化工、交通等领域引起一系列变革。在氢能产业发展过程中,高效、低成本的氢气储运技术是实现大规模用氢的必要保障。目前,氢气的典型储运方式主要包括高压气态储运、低温液态储运、有机液态储运和固态储运技术等。综述了各储氢技术的研究现状,并在对不同氢气储运技术进行综合对比分析的基础上,对中国未来氢气储运技术的发展方向做出展望。     

氢能工业现状、技术进展、挑战及前景

在中国实现“碳达峰、碳中和”战略目标的要求下,作为一种可再生清洁高效二次能源,氢气能源得益于资源丰富、来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染、利用形式多样、可作为储能介质及安全性好等优点,将成为助力能源、交通、石化等多个领域实现深度脱碳的现实途径,也将成为我国构建现代清洁能源体系重要的接替能源,加快氢能发展步伐已成为全球共识。为了给氢能相关产业加快发展和能源公司加速转型提供理论支持,并为构建“氢能中国”提供依据和参考,阐述了氢产业链中制备、储运、应用等重点环节主要关键技术进展,分析了氢能工业化现状与发展趋势,探讨了氢工业发展所面临的挑战,展望了氢能产业的发展与未来。综合研究认为：(1)我国的氢能技术将走向成熟并进入产业化之路,氢能工业全产业链体系正在逐步形成,将逐渐实现由灰氢、蓝氢到绿氢的跨越式发展;(2)加快推进制氢、储氢、运氢、氢燃料电池、加氢站及其他用氢场景等氢能全产业链整体发展,注重与油气工业深入融合协同,将有效推进氢气工业体系快速高质量发展;(3)推进和实施“北氢东输”“西氢东输”“海氢上岸”等重大工程,利用加油气站等基础设施,可以在产氢、加氢等产业链节点发挥油气公司的先天优势,实...     

国内外氢气长输管道发展现状及分析

氢能作为重要的二次清洁能源,受到世界各能源国的高度重视,随着氢能发展、利用技术的不断成熟和完善,对于大规模集中制氢和长距离输氢来说,管道运输是最经济的方式。国外氢气管道研究起步较早,北美和欧洲等地区先后建成多条氢气长输管线,总里程逾千公里。国内氢能源开发利用较晚,氢气长输管道规模较小,目前仅建成三条几十公里长的氢气长输管道和两条上百公里的煤制气、氢气混合输送管道。在标准体系方面,欧美等地区以ASME B31.12和CGA G-5.6为基础,形成了比较完善的氢气长输管道标准体系,而国内仅有GB 50177和GB 4962用于氢气站的建设和氢气储存等,氢气长输管道领域的标准体系尚属空白。鉴于氢能源的技术、发展优势和国家氢能产业发展规划的需要,建议尽快建立国内氢气长输管道配套标准体系。     

制氢、储运和加注全产业链氢气成本分析

近年来全球燃料电池汽车快速发展,配套的加氢站建设也在提速,但氢气价格太高,降低了氢燃料了相对传统汽柴油的市场竞争力,限制了氢能产业的发展。解决这一问题的关键在于降低加注枪出口端的氢气成本,需要从制氢、储运和加注全产业链各环节同时降低成本。经过分别对三个环节的成本分析,对不同制氢方式、配送方式和加氢规模的组合模式给出了氢气成本测算,结论认为站内天然气制氢方式的组合模式下氢气的总成本较低,建议作为大力发展方向。     

大容积高压无缝氢气钢瓶的研制

用对环境污染极小甚至无污染的氢能源代替常规能源,是未来的发展趋势.开发储运成本低、运载效率高、储运压力在35～45 MPa甚至更高的高压氢气储运设备是利用氢能源的关键.而高压氢气储运设备压力超出了<气瓶安全监察规程>的适用范围,没有相应的国家标准和行业标准做依据.着重论述了高压无缝氢气钢瓶的研制方法、程序、重点、难点以及质量性能可靠性的保证措施.     

低应力内衬绕带式高压储氢容器研制

氢的安全储运是整个氢能利用的关键环节之一,而氢的储运目前仍然以高压储氢为主,高压储氢容器是氢的储运关键核心设备.文章从高压储氢容器的环向强度、轴向强度、筒体预应力控制、耐氢腐蚀性能等方面用工程实例加以分析,以供设计人员参考.     

加氢站的安全风险及防范

鉴于氢燃料电池汽车的快速发展,为做好加氢站的安全防范,在简要叙述了氢能、氢能汽车以及加氢站的发展概况,与天然气、液化石油气以及汽油有关理化特性比较的基础上,指出了氢气本身存在的安全风险,同时以发生在氢气制取、储运以及加氢站运营环节的事故案例提出氢能运行中存在的违规操作、设备选型不当、氢气质量不佳以及日常维护保养不到位等易发生的安全风险,同时提出了相应防范措施:一是严格按照规范和标准进行设计和建设;二是要妥善解决相关规范部分条款不十分明确或不统一的问题;三是要把好设备选型和安装质量关;四是合理设置安全连锁控制系统;五是把好氢气质量采购关;六是建立完善的组织机构;七是建立完善的制度体系;八是相关人员必须持证上岗;九是坚决杜绝"三违";十是要建立完善的应急体系;十一是要抓好风险识别;十二是做好日常检查和隐患排查治理,确保加氢站的安全运行。     

液氢和液态有机氢载体的氢运输链能效及碳排放

氢作为一种二次能源，其燃烧后的产物只有水，没有污染物以及碳排放，是真正清洁高效的新能源。氢能利用越来越受到重视，然而，氢能的长途、大规模运输的是一个迫切需要解决的难题。为此，以从挪威到中国和欧洲两条路线为例，分析了液氢和液态有机氢载体(LOHC)中的甲基环己烷(MCH)和十二氢-N-乙基咔唑(NEC)这3种氢能储运方式，设定了6条跨洋氢运输链，针对其中每个具体的环节选取了合理的数据进行理论计算并搭建能效分析模型，绘制出各条运输链的能流图，并对它们的能量效率和碳排放进行了比较分析。研究结果表明：(1) MCH运输链运输到欧洲和中国的能量效率分别是40.64%和35.84%,NEC运输链为39.43%和34.20%，均略高于液氢运输链的38.11%和33.73%;(2)在碳排放量方面，与液氢运输链(241.27和214.80 kg-CO₂/MWh)相比，MCH运输链(207.67和104.58 kg-CO₂/MWh)和NEC运输链(225.17和104.19 kg-CO₂/MWh)的碳排放量相近且较低。结论认为，液氢运输链未...     

李毅中：要科学选择制氢路径

氢能产业链的制备—储运—加注—应用四个环节中,制氢是龙头。自然界并没有矿藏氢气,氢气是二次能源,需要人工制备。制氢是个老话题,也是新话题。说其"老",因为已有从化石能源制氢生产水煤气、合成氨尿素、甲醇等化工产品成熟的氢碳平衡的工艺技术;说其"新",因为氢经燃料电池转化为电,开辟了新用途,产生了新需求,也伴生了新问题。因此需要认真研究,科学把握。     

氢气和天然气在静态混合器中的掺混模拟

在氢能的众多输送方式中，将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送，是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全，其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气和天然气的主要掺混场所，其有效性决定了混合气体的掺混均匀度。为此，采用数值模拟方法研究了氢气和甲烷在随动流量掺氢设备中不同类型静态混合器内和不同工况下的掺混过程，分析了静态混合器压力、掺氢比、气体流速、扰流元件类型、导流元件进气方向等主要因素对氢气和甲烷掺混效果的影响。研究结果表明：(1)静态混合器压力、掺氢比和流速的增大会提升氢气和甲烷的掺混均匀度，但影响较小；(2)扰流元件对掺混均匀度具有决定性作用，相同工况下LPD型静态混合器具有最好的气体混合效果，可基本实现氢气和甲烷完全混合；(3)当扰流元件合理布置时，导流元件的氢气进气方向对掺混均匀度几乎无影响。结论认为，该研究结果可为城镇掺氢天然气管网输送中氢气与天然气的高均匀度掺混技术提供技术参考，有助于氢能产业的快速安全发展。     

氨分解催化剂研究进展

氢能作为清洁环保的可再生能源受到全世界的关注。但氢极低的体积能量密度及易燃易爆的特点,给氢气的大规模储运带来困难和危险。氨是一种无碳的氢载体,不仅具有较高的体积和质量能量密度,还有较成熟的储存和运输技术。氨的现场制氢可以解决氢气储存和运输问题,所以氨气储氢正受到人们的广泛关注。氨分解最高效的催化剂是Ru基催化剂,但由于其高昂的价格无法实现大规模应用。在非贵金属基催化剂中,Ni基催化剂的活性最高,且其成本相对较低,被认为十分具有应用潜力。然而,Ru基和Ni基催化体系在活性和稳定性等方面仍存在一些挑战。本文综述了氨分解催化剂的最新研究进展,包括Ru基催化剂、非贵金属Fe基和Ni基催化剂及双金属催化剂等,并对目前文献中的反应机理进行了梳理。     

氢能源—未来的绿色能源

氢能是高效清洁环保型能源，当前在世界范围内氢能源研究开发十分活跃，在我国发展氢能源具有重要的战略意义。氢的规模制备是氢能应用的基础，氢的规模储运是氢能应用的关键，氢燃料电池汽车是氢能应用的主要途径和最佳表现形式，三方面只有有机结合才能使氢能迅速走向实用化。生物制氢在开发氢能源方面具有重要的现实地位，应加快发展生物制氢技术研究的步伐，早日实现这一技术的产业化。     

氢气的制取与固体储集研究进展

氢气是一种优质燃料,也是一种清洁和可持续的能源。目前全球氢能发展已迈入新的阶段,欧美日韩和我国都在加紧战略布局。为了加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,通过文献调研的方式研究了氢气在地下的生成机制及分布、氢气的人工制取及储集尤其是固体储氢等若干问题。研究结果表明:(1)氢气在地下的生成机制目前尚未明确,被认为主要与超镁铁质岩的蛇纹石化有关,此外也与水的辐射分解、断层机械摩擦等有关,氢气浓度高的气田主要分布在大陆裂谷系、火山岩广泛分布的沉积盆地等;(2)目前工业制氢主要采用甲烷气制氢和电解水制氢,而最理想的方法则应为太阳能制氢和生物制氢,但在目前的技术条件下还难以达成,实验室在一定的温度、压力条件下可以通过橄榄岩的蛇纹石化得到氢气;(3)固体储氢是通过吸附氢气或使氢气与材料反应来达到储氢目的的方式,然后通过加热或减压方式来释放氢气;(4)固态储氢密度可达相同温度、压力条件下气态储氢的1 000倍左右,能很好地解决传统储氢密度低的问题且吸放氢速度适宜,具有安全性高的优点,目前的固态储氢材料主要有碳质储氢材料、合金储氢材料和络合物储氢材料等。结论认为,氢能产业目前在我国尚处于起步阶段,技术和成本是决定制氢和储氢的关键因素;基于现状,应将氢能与可再生能源技术有机结合,以实现"灰氢"到"绿氢"的转化。     

世界氢能产业与技术发展现状及趋势分析

氢作为一种来源广、零污染、零碳排的绿色能源,是推动传统化石能源清洁利用和促进可再生能源规模发展的理想能源载体。美国、欧洲和日本等发达国家和地区十分重视氢能产业与技术创新发展,纷纷出台政策和投入资金,加快氢能产业与技术研发布局,重点推动燃料电池汽车量产和加氢站基础设施建设。世界氢能技术创新十分活跃,氢气绿色制取、高效储运进展显著,氢能产业已进入商业化发展前期。中国氢能技术研发和产业发展布局近年取得积极进展,氢能上中下游产业集群已具雏形。石油公司具有较好的产业基础和资源市场等优势,应谋划产业布局,加快推进氢能发展战略研究和试验示范;通过构建创新联合体、构筑产业联盟,加快氢能科技创新,推进氢能与传统油气业务一体化融合发展,积极培育氢能新兴产业,坚定迈向综合性能源公司。     

纯氢与掺氢天然气节流特性及节流系数预测新方法

依托天然气管道掺氢输送,可实现氢能的高效经济储运,天然气节流作为关键环节,掺氢将极大改变节流特性,从而影响管道安全运行。为此,采用数值模拟方法研究了纯氢与掺氢天然气节流特性,并在天然气节流系数经验公式的基础上,建立了三段式节流系数预测新方法。研究结果表明：(1)纯氢节流特性与以甲烷为主的天然气节流明显不同,纯氢表现为节流负效应;(2)不同掺氢比时,节流正负效应转变压力不同,天然气中掺氢不超过30%时,对混合气体节流效应转变压力影响较小,但氢浓度更高时,节流效应转变压力随之降低,直至氢浓度80%～92%左右时,气体此后均表现为节流负效应;(3)节流阀门开度随氢浓度增加而增加,以流量波动时阀门调节范围为限制,天然气掺氢浓度不宜超过30%;(3)天然气节流系数经验公式仅适用于氢浓度不超过30%的掺氢天然气,在此基础上修正,得到以氢气为主混合气的节流特性预测公式,根据掺氢比提出以0～30%、30%～80%、80%～100%的三阶段公式,可很好地估算纯氢与掺氢天然气节流特性及系数。结论认为,该研究成果可为纯氢与掺氢甲烷混合气体节流系数的估算提供依据,为氢气安全储运提供技术指导。     

“碳中和”目标下分布式制氢技术优选

氢气因其使用过程“零碳排放”,是未来“碳中和”目标下的重要能量载体,并将在交通运输行业中发挥重要作用。然而氢气的体积密度小,运输成本高,在生产和储运过程中存在二氧化碳排放。为了选择合适的制氢用氢方式,对不同氢气运输方式的经济性和能耗进行了系统分析,对不同制氢技术的二氧化碳排放量进行了计算和对比,并分析探讨了制氢过程的二氧化碳减排路径。研究结果表明：(1)分布式站内制氢可以作为降低氢气储运成本,减少二氧化碳排放的重要制氢方式.其制氢技术包括天然气转化制氢、甲醇裂解制氢、水电解制氢和氨分解制氢4种;(2)以水电解制氢和氨分解制氢为基础可开发无二氧化碳排放的制氢技术,如采用分布式风电和分布式太阳能发电配合水电解制氢,可实现制氢和加氢过程的二氧化碳零排放,以可再生能源的弃电生产“绿氨”结合氨分解制氢也可实现二氧化碳零排放;(3)分布式“绿电”需要面临风电或光伏发电选址、储能系统建设以及投资大幅增加的问题,而弃电生产“绿氨”同样面临大量稳定的电源、降低氨合成的能耗以及较大的投资问题。结论认为,以“绿电”为基础的分布式制取“绿氢”技术,是氢能应用于交通领域的发展趋势,同时,经济稳定的“绿电”生产是...     

基于色谱法校正因子测定氢气中微量氩杂质方法研究

目的助力我国氢能产业发展以及提升行业氢气质量,解决氢气质量分析方法中因氧、氩难以有效分离而导致氩杂质定量困难的技术问题。 方法建立了基于色谱法校正因子准确测定氢气中微量氩杂质的分析方法,首先通过自主研制的氢中氩和氢中氧气体标准物质建立氦离子化气相色谱分析方法,研究氧气和氩气在氦离子化气相色谱仪上的校正因子,建立氧气和氩气的响应关系,并对响应关系进行长期稳定性考查,然后通过微量氧分析仪单独测定氢气中的氧杂质含量。 结果依据氧、氩的响应关系准确测定氢气中氩杂质含量。 结论首次提出了氦离子化气相色谱法联合电化学法测定氢气中氩气杂质分析方法。该方法原理简单、可操作性强、测定范围宽,弥补了氢能产业发展中氩杂质分析方法的不足,在氢气质量分析中具有较好的应用前景。      

有机液体储氢体系研究进展

有机液体储氢技术是利用液态有机储氢载体进行加（脱）氢反应，在常温常压下实现大规模、远距离氢气安全储运的技术，被国际能源署推荐为国际氢气贸易和远程氢气运输的最佳方式之一。但是目前有机液体储氢技术还存在加（脱）氢反应过程缓慢、脱氢温度高、储氢体系循环率低以及高度依赖贵金属催化剂等缺点。本文首先对常见的有机氢载体进行分类，并分析了各种有机氢载体的物理化学性质及其在加（脱）氢反应中的特征差异，然后从加（脱）氢反应机理和催化剂的研究等方面对有机液体储氢体系的研究现状进行了总结，最后对有机液体储氢技术的发展前景进行了展望。