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燃气资讯2021年第9期(总第393期)

发稿时间:2021/5/14来源:

氢 能:制氢加氢“子母站”建设规划浅析

概 念:碳中和相关的名词知识你都知道吗?

科 技: 国内首个电解制氢掺入天然气项目已进入试验阶段

杭 燃:扩展科技合作范围 深挖燃气技术潜力


资 讯:四月天然气市场信息月报



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杭州市燃气集团有限公司

科技信息部

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制氢加氢“子母站”建设规划浅析

氢能源具有无污染、零排放、噪声低、可持续等特殊优势,被认为是21世纪重要的二次能源,成为各国能源战略转移和研究的重点。加氢站是氢能供应的重要保障。总体而言,加氢站建设将成为我国未来发展的趋势。其中,一种符合我国能源结构和现状的制氢加氢“子母站”建设成为一种氢能利用的全新形式。

制氢加氢“子母站”的规划设计工作意义重大,主要体现在以下几个方面:

1、很大程度上加快氢气站、加油站改建、加油加气合建站在我国合理、高效布局的进程,并对今后各个地方制氢加氢合建站规划建设提供指导;

2、可促使整个氢能产业链上下游企业及氢能行业的可持续、良性、健康发展,加快我国加氢站标准规范与国外相关标准规范接轨的脚步。

加氢站是氢燃料电池汽车实现商业化的关键基础设施之一,加氢站的建设数量及普及程度决定了氢燃料电池汽车的商业化进程。美、日、欧盟等主要国家和地区将燃料电池汽车和加氢站纳入国家和地区战略发展体系进行规划,设立专项进行研发和示范推广,如日本计划到2020年投入约4万辆燃料电池汽车,建设160座加氢站;德国计划在2023年投入10万辆,建设400座加氢站。据H2stations.org统计,截止到20191月,全球正在运行的加氢站数量突破369座,其中亚洲136座、欧洲152座、北美地区78座。随着国家政策对氢能与氢燃料电池汽车的持续支持及各地区加氢站建设补贴标准及政策的出台,我国在建和规划中的加氢站数量也急剧增长。

在上述路线图和蓝皮书的指引下,中国的氢能燃料电池产业发展自2017年起呈现出进入快车道的趋势,地方政府纷纷布局氢能产业,出台氢能与燃料电池产业发展规划,引导加氢基础设施建设。

随着相关政策和规划的出台,近两年我国在建和规划中的加氢站数量也急剧增长,据不完全统计,截止20197月,中国大陆共建成43座加氢站,其中包含已停运或拆除的北京绿能竟立加氢站、上海世博加氢站、深圳大运会加氢站和广州亚运会加氢站。

1、制氢加氢“子母站”。制氢加氢“子母站”采取分布式供氢模式,即“母站”制氢加氢集成为一体,“子站”作为纯加氢站,“母站”与“子站”之间采用长管拖车运输,“母站”为制氢加氢一体站,“母站”总装置内的制氢站以制氢原料划分,可分为天然气等烃类制氢、甲醇水蒸气制氢和电解水制氢三大类。

目前,国内多数长管拖车均用来装载压缩天然气(CNG)陆路运输,通过长管拖车运输高压气态氢随着氢能应用的不断深入也开始成为一种新趋势,目前通用的长管拖车高压钢瓶工作压力为20MPa

在设计制氢加氢“母站”中,制氢模式的选择,应综合考虑年运行时间、原料成本、规模效应等影响因素,计算成本、能效等指标。

天然气制氢

天然气制氢在整个工艺过程中利用清洁能源进行加工,并采取极具规模的工艺制造手段,实现了环保与提升生产效益的“双赢”,并进一步推动我国制氢技术的不断进步和成长。从20世纪90年代至2010年左右,天然气主产地为四川和新疆,天然气资源的匮乏加之尚未成熟的液化天然气(LNG)技术和市场,导致甲醇制氢大行其道,走出了一波具有中国特色的制氢之路;在2010年以后,随着我国“西气东输,川气东输”等国家级层面的能源规划的落实和推进,同时我国天然气管网不断成熟、LNG工艺得到了长足发展、我国页岩气开采力度不断加大,天然气供应愈发充足,天然气价格回归理性,我国已经成为仅次于美国和加拿大的世界第三大页岩气生产国。

目前,约96%的氢是以煤、石油和天然气等化石资源制取的,其中采用天然气制氢以其工艺技术路线成熟、资源丰富等众多优势成为最为经济与合理的制氢方式,以天然气为原料制取的氢气占全球全部氢气产量的70%80%同时,伴随燃料电池技术的发展,以天然气为原料的中小型分布式制氢技术在世界范围内被广泛研究。一些应用选择性透过膜、流化床膜反应器、微通道反应器等的天然气制氢新技术在不断出现和发展。

制氢加氢“子母”站的氢气成本包括原料成本、固定资产折旧、运行维护费用、氢气压缩成本和氢气运输成本等。


针对现有氢燃料电池汽车领域而言,分布式供氢模式在经济性上具有一定的成本优势。在能效方面,天然气制氢最具优势。与分布式供氢模式相对应,集中供氢是指氢气集中制备,再通过管道或者运输的方式供应给加氢站,加氢站氢气来源为站外制氢。对于集中式供氢而言,从制氢到用氢包括了氢气制备和储运两个部分,总成本均高于分布式供氢模式成本。

氢气的储运

氢气运输成本与氢源距离密切相关,公路运输则需要考虑储氢技术和运输安全所带来的成本,气态氢的运输半径以200300km以内为宜,液氢的运输距离可达1000km,随着运输距离的增加,氢气的运输成本也增加明显;公路运输装载量有限(一般不超过4000m3),液氢运输装载量可增加至压缩氢的6倍以上,但液化过程耗能高达全部氢能量的30%40%,参照CNGLNG的运输成本计算,压缩氢气和液化氢气的百公里运输成本均在20/kg以上。由于氢气的特殊性,管道输氢受距离、城乡规划、沿途地址等条件等影响,一般仅在化工园区等小范围内采用,其一次投资成本高。

除增加的运输成本外,由于氢气的特殊性质,还必须考虑运输安全性。氢气运输中需要付出较高的安全成本,且氢气在运输过程中容易污染,以至于氢气品质降低。

制氢站的建设成本

在制氢装置建设成本中,天然气制氢一次性投资高,综上所述,在规划加氢站时,需要综合考虑站外制氢以及各种工艺类型站内制氢的一次性建设成本和制氢成本,结合建设地点实际情况,综合考虑采取最适合的氢气来源方式。考虑到在众多制氢技术中心,天然气制氢、甲醇制氢的优势明显;加之站外输氢的综合成本较高,加氢站采取站内天然气制氢或甲醇制氢成为较为适宜的建站模式。

从我国目前的供氢基础设施完善程度和技术水平来看,包括制氢和储运在内的氢气成本占到加氢站终端售价的70%左右,其中氢气原料成本占比达到50%。因此制氢环节较大程度上决定了氢燃料使用的经济性。

(来源:氢能和燃料电池)

【主持者言】

当前,我国能源危机和环境污染问题日益突出,调整产业结构、提高能效的压力进一步扩大,能源的发展面临着一系列的问题和挑战。20193月,“推动充电、加氢等设施建设”首次写入中国政府工作报告,引发了国内投资加氢站的一轮热潮。加氢站采用制氢加氢合建模式,即分布式供氢模式,可最大限度避免氢气储运带来的成本和风险,总体成本也优于集中供氢,是氢能产业发展初期重要选择。杭州市燃气集团是城镇燃气经营企业,具有天然气供应优势和便利。从文中可以看出,以天然气作为原料的制氢加氢站具有众多优点。因此公司在未来投身氢能源产业时,可以充分发挥自身优势,开展并推广制氢加氢一体站的建设工作,在杭州未来氢能发展中掌握主动权。


碳中和相关的名词知识你都知道吗?

根据国家统一部署,全国碳市场将在20216月底前启动上线交易!但是,究竟什么是碳交易?

碳交易实现的过程,用一个简单例子可以描述如下:

1、年初,有两个公司ABA公司每年规定排放二氧化碳100/年,B公司也是规定排放二氧化碳100/年;政府发放给A的碳配额是100/年,发放给B的碳配额也是100/年;

2、年底,A公司通过节能改造,仅排放二氧化碳80吨,多余的20吨二氧化碳配额,就可以在碳交易市场上出售获得利润。反观B公司,可能为了扩大产能,加班加点生产,没有时间和资金去搞节能改造,导致二氧化碳排放达到120吨,和政府给的100吨碳配额相比,多排放了20吨二氧化碳。此时,B公司只能去碳交易市场上购买20吨碳配额。这样以来,A公司剩余的碳配额就满足了B公司的碳排放需求,碳交易最终得以实现。最终的效果是,AB的二氧化碳排放总量锁定在200吨,没有超过起初200吨的配额限制,完成了碳减排目标。

什么是碳排放?

碳排放,是人类生产经营活动过程中向外界排放温室气体(二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫等)的过程。碳排放是目前被认为导致全球变暖的主要原因之一。我国碳排放中占比最大的(54%)来源于电力和供热部门在生产环节中化石燃料的燃烧。

什么是碳达峰?

 广义来说,碳达峰是指某一个时点,二氧化碳的排放不再增长达到峰值,之后逐步回落。根据世界资源研究所的介绍,碳达峰是一个过程,即碳排放首先进入平台期并可以在一定范围内波动,之后进入平稳下降阶段。

碳达峰是实现碳中和的前提条件,尽早地实现碳达峰可促进碳中和的早日实现。据此,结合我国的承诺的时间节点:从现在至 2030 年,我国的碳排放仍将处于一个爬坡期;2030-2060 年这 20 年间,碳排放要渡过平台期并最终完成减排任务。

什么是碳中和?

碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,然后通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。

什么是碳汇(Carbon Sink

碳汇(Carbon Sink):一般是指从空气中清除二氧化碳的过程、活动、机制。主要是指森林吸收并储存二氧化碳的多少,或者说是森林吸收并储存二氧化碳的能力。

研究数据表明,我国的碳汇能力逐步提升,通过大力培育和保护人工林,2010-2016 年我国陆地生态系统年均吸收约11.1 亿吨碳,吸收了同时期人为碳排放的45%,可见林业碳汇在碳中和愿景中扮演重要角色,碳汇项目将助力我国实现碳中和目标。

什么是碳捕集利用与封存(CCUS)?

碳捕集利用与封存简称CCUS,是把生产过程中排放的二氧化碳进行捕获提纯,继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存的一种技术。其中,碳捕集是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂等排放源产生的二氧化碳收集起来,并用各种方法储存,以避免其排放到大气中。

该技术具备实现大规模温室气体减排和化石能源低碳利用的协同作用,是未来全球应对气候变化的重要技术选择之一。

什么是碳排放权(CER)?

 碳排放权,即核证减排量(Certification Emission ReductionCER)的由来。2005年,伴随《京都议定书》生效,碳排放权成为国际商品。碳排放权交易的标的称为“核证减排量(CER)”。

排放权配额一级市场和二级市场并存。一级市场一般由各省发改委进行配额初始发放的市场,分为无偿分配和有偿分配。其中:有偿分配附带有竞价机制,遵循配额有偿、同权同价的原则,以封闭式竞价的方式进行。二级市场是控排企业或投资机构进行交易的市场。

七、什么是碳交易?

碳交易,即把二氧化碳排放权作为一种商品,买方通过向卖方支付一定金额从而获得一定数量的二氧化碳排放权,从而形成了二氧化碳排放权的交易。

碳交易市场是由政府通过对能耗企业的控制排放而人为制造的市场。通常情况下,政府确定一个碳排放总额,并根据一定规则将碳排放配额分配至企业。如果未来企业排放高于配额,需要到市场上购买配额。与此同时,部分企业通过采用节能减排技术,最终碳排放低于其获得的配额,则可以通过碳交易市场出售多余配额。双方一般通过碳排放交易所进行交易。第一种情况,如果企业减排成本低于碳交易市场价时,企业会选择减排,减排产生的份额可以卖出从而获得盈利。第二种情况,当企业减排成本高于碳市场价时,会选择在碳市场上向拥有配额的政府、企业、或其他市场主体进行购买,以完成政府下达的减排量目标。若未足量购买配额以覆盖其实际排放量则面临高价罚款。

通过这一套设计,碳交易市场将碳排放内化为企业经营成本的一部分,而交易形成的碳排放价格则引导企业选择成本最优的减碳手段,包括节能减排改造、碳配额购买、或碳捕捉等,市场化的方式使得在产业结构从高耗能向低耗能转型的同时,全社会减排成本保持最优化。

八、什么是碳排放配额、自愿减排量(CCER)?

按照碳交易的分类,目前我国碳交易市场有两类基础产品,一类为政府分配给企业的碳排放配额,另一类为核证自愿减排量(CCER)

2020 年 12 月发布的《碳排放权交易管理办法(试行)》中指出,CCER 是指对我国境内可再生能源、林业碳汇、甲烷利用等项目的温室气体减排效果进行量化核证,并在国家温室气体自愿减排交易注册登记系统中登记的温室气体减排量。

第一类,配额交易,是政府为完成控排目标采用的一种政策手段,即在一定的空间和时间内,将该控排目标转化为碳排放配额并分配给下级政府和企业,若企业实际碳排放量小于政府分配的配额,则企业可以通过交易多余碳配额,来实现碳配额在不同企业的合理分配,最终以相对较低的成本实现控排目标。

第二类,作为补充,在配额市场之外引入自愿减排市场交易,即 CCER 交易。CCER 交易指控排企业向实施“碳抵消”活动的企业购买可用于抵消自身碳排的核证量。“碳抵消”是指用于减少温室气体排放源或增加温室气体吸收汇,用来实现补偿或抵消其他排放源产生温室气体排放的活动,即控排企业的碳排放可用非控排企业使用清洁能源减少温室气体排放或增加碳汇来抵消。抵消信用由通过特定减排项目的实施得到减排量后进行签发,项目包括可再生能源项目、森林碳汇项目等。

碳市场按照1:1的比例给予CCER替代碳排放配额,即 1 CCER 等同于1个配额,可以抵消1 吨二氧化碳当量的排放,《碳排放权交易管理办法(试行)》规定重点排放单位每年可以使用国家核证自愿减排量抵销碳排放配额的清缴,抵消比例不得超过应清缴碳排放配额的5%

(来源:煤气与热力杂志)

【主持者言】

作为快速发展的发展中国家,过去30年我国温室气体排放量增长迅速,年排放量已位居世界前列。面对这以问题,我国做出了“3060”承诺。在此背景下碳汇、碳配额、碳交易等一系列新的市场、技术和贸易规则应运而生并日趋完善。杭燃集团主业是天然气供应,天然气属于低碳能源,因此公司可以利用各种碳交易形式和规则,顺势而为,不仅为客户提供能源解决方案,还可为用户提供碳交易贸易方案,从而扩大天然气使用范围,提升天然气在杭州一次能源中的消费占比。


国内首个电解制氢掺入天然气项目已进入试验阶段

近日由朝阳燕山湖发电有限公司承接的国家电投天燃气管道掺氢示范项目,已经进入试验阶段,试验成功后,将建设每小时生产1000立方的氢气生产线,为朝阳市提供工业和民用绿色氢能源。

2019年81日,国家电投集团公司氢能产业平台推进小组召开朝阳掺氢示范项目工作推进会议,要求朝阳掺氢示范项目建设与试验研究紧密结合,严格控制建设进度,体现示范效果和示范意义。823日,朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程破土动工,利用燕山湖发电公司现有10Nm3/h碱液电解制氢站新建氢气充装系统,氢气经压缩瓶储后通过集装箱式货车运至掺氢地点;厂外在朝阳朝花药业公司建设天然气掺氢设施,实现天然气掺氢示范。930日,第一阶段工程圆满完工。


目前,已经建成每小时生产10立方氢气的生产线,采取水电解制氢方法,通过把氢气经压缩,加储,掺混等环节进入天然气管道。

朝阳燕山湖发电有限公司执行董事、党委副书记陈永辉:到今年一年试验结束以后,我们出台一个天然气掺氢的一个标准,我们标准出来以后,将来就会弥补这个空白,把天然气掺氢这个项目能推到市场化去。

该项目是国内首个电解制氢掺入天然气项目,通过验证电力制氢和氢气流量随动定比掺混、天然气管道材料与氢气相容性分析、掺氢天然气多元化应用等技术的成熟性、可靠性和稳定性,达到全面验证示范氢气"制取-储运-掺混-综合利用"产业链关键技术的目的。

(来源:天然气咨询)

【主持者言】

近几年,包括中国土木工程学会燃气分会和同济大学在内的许多学术机构都在开展天然气掺氢的研究工作。在国外,2002年欧盟委员会也曾资助过天然气掺氢研究项目——Naturalhy。各类研究结论指出在天然气中加入氢气可以显著减少温室气体的总排放量,是一种“绿化”天然气的有效手段。天然气掺氢具备投资成本低,接触终端客户多,经济效益产生快等优点。未来在技术和安全等方面的问题解决以后,商业化推广相对容易。杭燃集团业务范围涵盖杭州市域范围内大部分高、中、低压天然气管网,拥有天然气掺氢技术的天然优势,我们应持续关注这一领域研究情况,一旦技术成熟,便可以考虑引进试用,为公司带来新的经济增长点。


扩展科技合作范围深挖燃气技术潜力

杭州市燃气集团分别与中船重工七一一研究所和中弗新能源科技有限公司签署战略合作协议

5月,杭州市燃气集团分别与中国船舶集团有限公司第七一一研究所和中弗(无锡)新能源科技有限公司签署战略合作协议,共同开展天然气相关领域的科技研究工作。

杭州和上海同处于长三角核心区域,为深入贯彻落实中共中央、国务院印发的《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》,杭州市燃气集团和中国船舶711研究所顺应改革大潮,携手开展“产学研用”合作,促进产业链深度融合。经双方前期多次友好交流,拟共同合作开展关于天然气压力能发电技术与LNG传热流动机理的研究,打造高水平天然气余压利用与传热流动关键技术研究示范中心。天然气压力能发电技术采用天然气余压透平膨胀机回收天然气减压过程中的压力能,通过能量转换,利用天然气压力能推动叶轮旋转做功,驱动发电机产生电能,从而替代现有天然气管道输送过程中的调压撬,实现节能增效,提高企业能源综合利用率。

杭州市燃气集团有限公司与中弗(无锡)新能源有限公司,在各自领域均有市场发展优势,拥有良好的信誉和丰富的资源。双方合作的主要内容包括试用天然气SOFC燃料电池、研究测试具备产业化推广价值的较大功率燃料电池和后续市场开发合作事宜。在合作过程中杭燃集团发挥自身在能源行业的优势,试用新产品,推广新技术力争实现科研成果转化为产品成果。中弗新能源公司发挥自身在燃料电池开发领域的科研优势,根据国家能源发展趋势助推关键技术突破,研制相关产品,开发新型装备。双方深入开展科技合作,共同推进科技项目研究,打造示范项目,不断加深合作,共享平台,互利共赢,携手发展。

(来源:杭州市燃气集团有限公司)

【主持者言】

在能源改革的时代背景下,燃气经营企业在守好主业的同时,必然要投身新能源产业市场。市燃气集团顺应能源发展的时代潮流,与高新技术科研机构开展广泛合作,优势互补,共同推进新技术的研究和试用工作。在新能源领域,共享平台,互利共赢,携手发展。即提升公司技术水平,丰富能源结构,同时为保卫杭城绿水青山贡献杭燃力量。


四月天然气市场信息月报

4月份全国LNG消费量约为382.3万吨,较去年同比增长 15.92%。与3月份相比,国内LNG消费量也有所上升。4月份国内疫情控制良好,国内需求整体保持乐观状态,但随着天气转暖,供暖需求消失,抑制LNG 消费量的涨幅。

4月份 LNG 供需进入相对平衡状态, LNG 接收站区域库存波动幅度也相对缓和。其中,华东地区因气化及槽批均相对稳定,接收站库存波动最为平稳,基本维持在 50% 左右;华北地区受到“两会”及环境监察等原因影响,船期有所减少,库存下滑较为明显;华南地区受船期安排影响,库存水平先增后降。

未来国内LNG供应量或有所增加。国内LNG工厂方面,从统计情况来看,5月份内蒙古、陕西、山西等地区多家LNG工厂有开工计划,LNG工厂开工负荷或将进一步提高,预计国产资源供应量将随着增加。接收站方面,受现货到岸价格上涨影响,预计5月份现货进口量难有明显增加,LNG进口量或相对稳定,预计槽批资源供应量或波动不大。整体来看预计LNG市场供应量或将有所增加 。

未来国内LNG需求或有增加。工业方面,当前下游用户开工负荷较高,加之LNG价格处于相对低位,市场需求或将有所增加;车用方面,油价持续上涨,而 LNG 价格持续走低,车用LNG的经济性提升,预计车用需求或也有所增加。整体来看,预计下月 LNG 市场需求有增加预期 。

从价格方面来看,LNG市场价格或仍将维持震荡走势。具体来看,虽然 LNG 供应及需求均有增加预期,但LNG市场整体供应仍较为宽松,5月份西北及华北地区LNG工厂气源价格也将有所降低, LNG市场价格下行压力仍存;但当前局部地区LNG价格已处于成本线附近或低于成本线,加之接收站方面进口成本也有所提升,LNG 供应方挺价意愿较为强烈,预计后期LNG市场价格博弈性进一步增强,整体市场价格或将维持震荡走势。

















    审:严益剑

评论主持:崔爽

杭州市燃气集团有限公司

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网址:http://www.hzgas.com.cn/