В Китае введена в эксплуатацию первая городская комплексная экспериментальная платформа по газоводородному смешиванию

Недавно в Шэньчжэне была введена в эксплуатацию первая в Китае городская комплексная экспериментальная платформа для газового легирования водородом, о чем сообщило Центральное телевидение. Экспериментальная платформа объединяет тестовые, прикладные и производственные функции в одном, что означает, что трубопроводы и комплексное использование природного газа, смешанного с водородом, а также « водород в Ваньцзя», вступили в новую фазу развития, что дает Китаю возможность использовать существующие городские газопроводы для смешивания водорода, чтобы обеспечить масштабируемый и воспроизводимый режим. Данная версия предоставлена проектной компанией Li Hui

В северной части города Шэньчжэнь, в часе езды от центра города, находится станция Shenzhen Gas Group Huiyuling. На юго - восточной стороне станции, под пышными холмами, первая в Китае городская комплексная экспериментальная платформа для газового водорода работает тихо.

« Смешивание водорода» - это смешивание водорода с природным газом в разных пропорциях, а затем транспортировка с использованием существующей сети газопроводов. Шэньчжэньская комплексная экспериментальная платформа по газовому смешиванию водорода устанавливает тестовые, прикладные и производственные функции в одном, соотношение смешивания водорода составляет от 5% до 20%, может быть реализовано производство водорода из зеленой электроэнергии, смешивание водорода с природным газом, транспортировка трубопровода, проверка труб и другие многомерные технические приложения и демонстрация применения технологии и оборудования в полном процессе, чтобы реализовать интегрированную функцию « смешивание - передача - использование » городского газа и водорода. Инвестиции платформы обеспечивают масштабируемую и воспроизводимую модель для использования существующих городских газопроводов для смешивания водорода в Китае, что знаменует собой новый этап развития « водорода в Ваньцзя».

Платформа является частью государственной ключевой программы исследований и разработок « Водородная энергетическая технология», которая фокусируется на « передаче чистых водородных и водородных газопроводов среднего и низкого давления и их применении ключевых технологий», является Шэньчжэньской газовой корпорацией в 2022 году совместно с Китайским нефтяным университетом (Восточный Китай), Китайской нефтехимической, Цинхуа университетом, Китайской академией наук, Ваньхэ и 10 другими организациями, участвующими в совместном инновационном проекте « Производство, исследования и исследования». Среди них Китайская нефтехимическая инженерно - строительная компания Zhongyuan Design Company отвечает за создание модели сети трубопроводов чистого водорода / смешивания водорода, демонстрационный инженерный проект и подготовку соответствующих стандартных спецификаций.

Передача водорода является одним из важных способов использования водорода

Китай является страной с большим спросом на энергию, и потребление энергии продолжает расти, но также сталкивается с серьезным давлением на низкоуглеродную окружающую среду. Водород, как чистый источник энергии, богат ресурсами. В качестве топлива, с нулевыми выбросами углерода, быстрой скоростью, высокой эффективностью характеристик.

Государственная ключевая программа исследований и разработок « Водородная энергетическая технология» фокусируется на продвижении энергетической революции, строительстве энергетической державы и других важных потребностях в качестве тяги, системном макете зеленого производства водородной энергии, безопасном и плотном хранении и передаче и эффективном использовании технологий, сквозном базовом видении, общем ключе, инженерном применении и нормах оценки. Среди них транспортировка водородной энергии относится к сфере исследования.

Как правило, районы производства водорода и районы использования водорода находятся далеко друг от друга, транспортные расходы высоки, а требования к безопасности труб высоки. Перевозка водородной энергии стала слабым звеном, ограничивающим развитие водородной энергетики, и необходимо повысить ее экономичность и безопасность.

Для решения проблемы транспортировки и распределения ресурсов водорода на большие расстояния и в больших масштабах между регионами водородный газ предлагается в качестве предпочтительного варианта для эффективной и безопасной транспортировки. Согласно статистическим данным, потребление природного газа в Китае в 2023 году составляет около 394,5 млрд. куб. м, транспортировка водорода в соответствии с 10 - процентным соотношением водорода может достигать 3,5 млн. тонн, стоимость транспортировки водорода на стандартный кубический метр составляет 0,12 - 0,46 юаней.

В настоящее время во всем мире проводится несколько демонстраций водородного газа. Европейский водородный каркас планирует использовать и трансформировать существующие газопроводы для создания инфраструктуры для водородных трубопроводов, которые были продемонстрированы в Кильском университете в Великобритании. Они смешивают водород с городским газом и проверяют адаптивность водородного газа и газопроводных сетей.

Развитие газопроводной сети Китая относительно зрелое, если природный газ смешивается с водородом вместо чистого природного газа, мы можем в полной мере использовать существующую инфраструктуру, значительно сэкономить инвестиционные затраты, сформировать универсальное использование водорода, реализовать « водород в тысячи дом».

Открыть цепь "производство водорода - легирование водорода - передача водорода - использование водорода"

Как производить водород, транспортировать водород, чтобы водород попал в тысячи домов? Вэй Цзиньцзя, профессор Сианьского университета Цзяотун, считает, что ввод в эксплуатацию первой городской экспериментальной платформы по газовому легированию водорода в Китае может открыть всю цепочку водородной энергии от производства до транспортировки до использования.

Экспериментальная платформа в основном предназначена для системы передачи чистого водорода и водорода с водородом среднего и низкого давления, управления технологией и целостностью и конечного применения, с помощью механического исследования и других средств для устранения узких мест в транспортировке и применении чистого водорода и водородного газопровода среднего и низкого давления, формирования ключевого оборудования и технологического программного обеспечения в качестве ядра технической системы, а также вокруг технологии трубопровода, труб, экспериментальных методов, аварийного ремонта, оборудования для сжигания стандартной системы.

Исследователи проекта представили, Транспортная часть водородной газовой трубы требует создания научной экспериментальной платформы для смешивания газа с водородом, Изучайте, подходит ли действующая городская система газораспределения для смешивания водорода с природным газом, каково наиболее подходящее отношение смешивания водорода, необходимо ли преобразовать ключевое оборудование и компоненты и другие ключевые технические вопросы, Формируйте соответствующую систему стандартов оценки, чтобы заложить основу для крупномасштабного применения водородного природного газа в городской газовой области, а затем построить промышленную систему, демонстрируемую сообществом водородной энергии.

Чтобы приблизить экспериментальные данные к реальности и более реалистичным, экспериментальная платформа смоделировала все сценарии применения городского газа, в том числе модуль смешивания, модуль декомпрессионного регулирования давления, модуль оценки совместимости труб, модуль тестирования газовых приборов, модуль использования терминала. Природный газ и водород через модуль смешивания, может получить отношение объема водорода к 5% ~ 20%, точность смешивания водорода 1%. Модуль декомпрессионного регулирования давления входит в модуль оценки совместимости труб для проведения длительных экспериментальных испытаний а затем в модуль тестирования газовых приборов для проверки. Испытания завершены, и водородный газ поступает в десятки тысяч домов.

Природный газ смешивается с водородом, безопасность в центре внимания. На основе технологии управления целостностью газопроводов исследователи проекта изначально создали технологию управления целостностью газопроводов, содержащих водород, для обеспечения безопасности газопроводов, содержащих водород, на протяжении всего их жизненного цикла. Техники устанавливают водородные сигнализации на ключевых узлах платформы и приобретают специализированные детекторы утечки водорода, которые проверяются каждые два часа. Основываясь на технологии моделирования BIM, была создана цифровая трехмерная модель платформы и подключена к системе дистанционного мониторинга для мониторинга данных платформы в режиме реального времени.

Платформа также обеспечивает проверку методов мониторинга и проверку последствий аварий в различных сценариях, таких как воздушные, погребенные и трубные коридоры для утечки водорода. Терминал также зарезервировал тестовые функции системы теплоэлектрического энергоснабжения, устройства для разделения и очистки водорода, в полной мере использовать свойства взаимосвязанной среды и высокоэффективной связи водородной энергии, содействовать взаимодополняемости водородной энергии с электричеством, тепловой энергией и другими источниками энергии, реализовать водородную энергию в общинных зданиях, жилых домах, транспортных районах и промышленных парках. Платформа также зарезервировала модуль производства водорода из фотовольтаики + Valley Electric, предназначенный для создания образцового проекта зеленого водорода, который включает в себя всю цепочку « производство - смешивание - передача - использование».

Платформа должна не только проводить длительные циклические эксперименты по водородной среде для различных стальных уровней, различных давлений, труб различного калибра и газовой инфраструктуры, таких как клапаны, соединения, приборы и т. Д., Но также должна проводить адаптивные исследования для различных газовых приборов и конечных сценариев применения, которые предъявляют более высокие требования к общей проектной работе платформы.

В 2018 году проектная компания Zhongyuan взяла на себя инициативу в проведении в Китае « Технологического исследования технологии водородной транспортировки природного газа», сформировала технологию водородной легировки природного газа и запатентовала ее, поэтому взяла на себя задачу проектирования платформы для этого проекта. Технический персонал для процесса применения чистой водородной / смешиваемой водородной трубы в ключевых звеньях, В сочетании с результатами исследований по различным темам, прорвался через теоретические и технические узкие места в безопасной, стабильной и эффективной транспортировке и применении чистых водородных и водородных газопроводов среднего и низкого давления, приложил усилия для оптимизации технологического процесса проектирования, выполнения тестовых функций, установки многомодульных съемных секций, простоты эксплуатации, проектирования средств безопасности и т. Д. Результаты проектирования отвечают различным экспериментальным требованиям, построили сформировали полную научно - техническую экспериментальную платформу и стандартную систему.

Помочь достичь « водорода в тысячи дом», сократить выбросы углерода

По прогнозам соответствующих агентств, после нейтрализации углерода ежегодный спрос на водород в Китае составляет около 100 миллионов тонн, передача и применение труб среднего и низкого давления станут важным средством содействия широкомасштабному применению водородной энергии.

Национальное энергетическое агентство сделало демонстрацию чистых водородных и водородных трубопроводов ключевой задачей « четырнадцатой пятилетки». Китайская нефтехимическая промышленность, китайская нефть, китайская морская нефть и другие провели демонстрационные планы трубопроводов чистого водорода и смешивания водорода. Широкомасштабное применение водорода стало одним из основных направлений развития энергетики Китая.

В настоящее время масштаб газопроводной сети Китая внушительный, годовой объем транспортировки природного газа приближается к 400 миллиардам кубических метров, газопроводов более 1 миллиона километров, из которых длинные газопроводы приближаются к 100 000 километров, а городские газораспределительные трубопроводы - более 900 000 километров.

Китайская городская газовая ассоциация выпустила « Отчет о технико - экономическом обосновании транспортировки водорода и конечного использования газопроводов», прогнозирует, что в период « 14 - й пятилетки» в Китае будет создано 15 - 25 новых демонстрационных проектов по смешиванию водорода в газопроводах, доля смешивания водорода от 3% до 20%, ежегодное поглощение водорода 150 000 тонн, общая длина более 1000 километров. Среди них 2 - 5 демонстрационных проектов по смешиванию водорода в газопроводе нового роста, 3 - процентное смешивание водорода, ежегодное поглощение водорода 100 000 тонн, общая длина более 800 километров; Добавлено 10 - 20 демонстрационных проектов по смешиванию водорода с городским газом, соотношение смешивания водорода от 3% до 20%, ежегодное потребление водорода 50 000 тонн, общая длина более 200 километров.

По словам Ли Юйсина, руководителя национального ключевого проекта исследований и разработок по смешиванию водорода в трубопроводе, смешивание водорода с природным газом является более чистым низкоуглеродным топливом, чем чистый природный газ. Если доля водорода составляет от 10% до 20%, Китай может сократить выбросы углерода на 10 - 20 млн тонн в год. Добавление водорода с отношением объема 20% к природному газу, оксид азота, окись углерода и т. Д. После сжигания могут быть уменьшены более чем на 20%. В настоящее время потребление газа в городах и поселках Китая составляет около 400 миллиардов кубических метров в год, в природный газ добавляется 20 - процентное отношение объема водорода, Китай может сократить выбросы углерода около 30 миллионов тонн в год.

По сравнению с водородом, окисью углерода и другим основным угольным газом, коксовым газом и т. Д., Основным компонентом природного газа является метан, водородный газ на трубах с длительным циклом, эффект широкого давления должен быть уточнен. Введение в эксплуатацию первой в Китае городской комплексной экспериментальной платформы по газовому смешиванию водорода может более точно оценить адаптивность активной газовой инфраструктуры и сформировать стандартную систему для содействия развитию промышленной системы « водород в тысячи дом», чтобы помочь достичь цели « двойного углерода».

Поиск путей будущего развития чистой энергетики

• Профессор Ли Юйсин, Китайский нефтяной университет (Восточный Китай)

В Шэньчжэне была введена в эксплуатацию первая в Китае городская комплексная экспериментальная платформа по смешиванию водорода с газом, разработанная в соответствии с государственной ключевой программой исследований и разработок Министерства науки и техники « Передача чистого водорода и водородного газопровода среднего и низкого давления и его применение ключевых технологий», что оказало мощную поддержку в продвижении технологии смешивания водорода в газопроводах. Добавление водорода в природный газ не только представляет собой будущее направление развития чистых энергетических технологий, но и придает новый импульс сокращению выбросов углерода и содействию устойчивому развитию.

Потенциал развития водородной энергетики Китая постепенно раскрывается

Принимая во внимание уникальные преимущества водородной энергетики, Китай ввел много политики поддержки водородной энергетики. Был достигнут прорыв в подготовке водородной энергии, хранении и транспортировке, строительстве инфраструктуры и т. Д., Постепенно высвобождается потенциал развития водородной энергетики. В настоящее время водородная энергетическая промышленность в трех основных регионах дельты реки Янцзы, района Большого залива Гуандун - Гонконг - Макао и Бохайского моря демонстрирует тенденцию кластерного развития. Китай освоил ряд передовых технологий, таких как установка для производства водорода из электролитической воды, оборудование для хранения и транспортировки и топливные элементы. Проекты по производству водорода из возобновляемых источников энергии активно продвигаются в Северном и Северо - Западном Китае, а стоимость производства водорода из электролитической воды неуклонно снижается.

Добавить водород в природный газ непросто.

В настоящее время сокращение выбросов углерода и достижение низкоуглеродного развития стали глобальным консенсусом. Необходимость использования водорода в природном газе в качестве более чистой и низкоуглеродной альтернативы становится все более очевидной. Смешанная транспортировка водорода с природным газом не только повышает энергоэффективность природного газа, но и снижает выбросы загрязняющих веществ при сжигании и способствует достижению цели углеродной нейтральности.

Однако внедрение водородного смешивания природного газа является непростой задачей. Физические и химические свойства природного газа и водорода сильно различаются, и смешивание водорода может создать риски безопасности, такие как отказ водорода и утечка, вызванные водородной хрупкостью, для газопроводов, клапанов, соединений и других инфраструктур. Кроме того, такие вопросы, как контроль пропорциональности смешивания водорода, подготовка и хранение водорода, а также транспортировка и распределение после смешивания водорода, требуют углубленных исследований и технических исследований.

Достижение « водорода в миллионы» требует еще больших усилий

Введение в эксплуатацию первой в Китае городской экспериментальной платформы по газовому смешиванию водорода оказало мощную поддержку в решении вышеуказанных проблем. Платформа не только обладает функциями экспериментов по смешиванию водорода, проверки испытаний и производства, но и имитирует все сценарии применения городского газа. С помощью этой платформы можно точно контролировать пропорции легирования водорода, чтобы обеспечить безопасность и стабильность процесса легирования водорода. Платформа также обеспечивает различные пропорции водородного газа для пользователей в нижнем течении.

С точки зрения текущей работы, возможно реализовать широкое давление, длительный цикл и масштабное применение водородного газа. В будущем необходимо будет провести длительные эксперименты, чтобы точнее оценить адаптивность действующей газовой инфраструктуры и сформировать стандартную систему. Инвестирование платформы - это только начало широкомасштабного продвижения смешанного с водородом природного газа, но также и крупные городские предприятия по сжиганию топлива, чтобы работать вместе, инвестировать много рабочей силы, материальных ресурсов, времени для проведения экспериментальных испытаний и исследований, формирования соответствующих стандартов и системы оценки. С точки зрения промышленной цепочки, длинные трубопроводы природного газа, смешанные с водородом, источники водорода, адаптивность устройств сгорания вниз по течению и другие связанные с этим вопросы требуют дальнейшего изучения.

Предсказуемо, что по мере развития и применения технологий использования возобновляемых источников энергии водород станет важным чистым источником энергии. Благодаря использованию фотовольтаики, ветроэнергетики и другого зеленого водорода, платформа, смешанная с водородом, может обеспечить стабильный и дешевый источник водорода. С непрерывным совершенствованием водородной энергетической цепочки и технологическим прогрессом ожидается дальнейшее увеличение доли водорода.

Короче говоря, ввод в эксплуатацию первой городской экспериментальной платформы по газовому смешиванию водорода в Китае, как ожидается, будет способствовать широкому применению водородных энергетических технологий и зеленому низкоуглеродному развитию нефтегазовой промышленности, что придаст новый импульс достижению цели углеродной нейтральности и устойчивого развития.

Развитие водородных энергетических технологий помогает « водороду в тысячи дом»

Вопрос: Что такое « водород в тысячи дом», « водород в тысячи дом» требует стабильных источников водородной энергии, что касается производства водорода из возобновляемых источников энергии, какова текущая ситуация с технологическим развитием в Китае?

Линь Вэйбинь: Научно - технический демонстрационный проект « Водород в Ваньцзя» является крупным научно - техническим демонстрационным проектом, организованным и реализованным Министерством науки и техники с учетом различных факторов, таких как водородные энергетические технологии, промышленность и ресурсы. « Водород в тысячи домов» может способствовать интеграции и развитию цепочки инноваций в области водородной энергии и промышленной цепочки, ускорять применение водородной энергии в таких конечных областях, как транспорт, промышленность и бытовое потребление энергии, направлять водородную энергию в терминалы потребления энергии для населения, закладывать основу для создания « общества водородной энергии», обеспечивать эффективный путь для достижения цели « двойного углерода», является важной силой для содействия преобразованию энергетической структуры Китая и построения современной энергетической системы. Чтобы воспользоваться большими возможностями для развития водородной энергетики, в 2022 году Шэньчжэнь, опираясь на государственную ключевую программу исследований и разработок « Технология водородной энергии», ориентированную на « транспортировку чистого водорода и водородного газопровода среднего и низкого давления и его применение ключевых технологий», начал строительство демонстрационного проекта по применению водородного энергетического сообщества « Водород в Ваньцзя».

В настоящее время Китай является крупнейшим в мире производителем водорода из возобновляемых источников энергии и, как ожидается, превысит 100 миллионов киловатт к 2030 году. Ожидается, что к 2060 году производство зеленого водорода приблизится к 100 миллионам тонн, а установленная мощность, включая водород для выработки электроэнергии, превысит 100 миллионов киловатт. К концу 2023 года в Китае было построено и эксплуатировано 428 гидрозаправочных станций, построено 58 проектов по производству водорода из возобновляемых источников, охватывающих 21 провинцию, автономный район и муниципалитет центрального подчинения, общий объем проекта достиг 654,5 МВт. Согласно прогнозам, к 2060 году потребление водородной энергии в Китае приблизится к 86 миллионам тонн, а объем промышленности достигнет 4,6 триллиона юаней. К тому времени доля неископаемых источников энергии в структуре потребления энергии, специализирующейся на производстве водорода в Китае, увеличится с 1% в 2022 году до 93%, из которых доля энергии ветра и солнечной энергии в производстве водорода составит две трети.

Вопрос: После ввода в эксплуатацию интегрированной экспериментальной платформы, смешанной с водородом, как лучше удовлетворить стабильное газоснабжение города?

Ли Лулин: Городская система распределения топлива очень сложная, включает в себя три уровня давления, разные уровни давления труб, диаметр труб различны, условия укладки различны, необходимо создать экспериментальные условия для изучения адаптивности трубопроводов в разных условиях. Добавление водорода газом - непростая задача, не только рассмотреть, может ли отношение смешивания водорода удовлетворить ежедневную городскую газовую стабилизацию подачи газа, но и обеспечить безопасность системы газораспределения и снабжения, рассмотреть водородную производственную цепочку вверх и вниз по течению и так далее. В его верхнем и нижнем течении содержится производство водорода, хранение водорода, использование водорода. С технической точки зрения, эксперты согласны с тем, что соотношение водорода до 20% является более разумным, такой водородный газ может поставляться непосредственно пользователям, но с точки зрения промышленной цепочки, только достаточно дешевый и достаточно стабильный источник водорода, приемлемость пользователей вниз по течению может достичь определенной степени.

Вопрос: В качестве национального ключевого специального подразделения, участвующего в « водородной энергетической технологии», каковы преимущества Sinopec Construction Central Design Company в исследованиях и разработках водородных энергетических технологий?

Инь Юнмин: проектная компания Sinopec Construction Central Design Company в государственном ключевом плане исследований и разработок « Технология водородной энергии» в ключевом специальном проекте « Передача чистого водорода и водородного газопровода среднего и низкого давления и его применение ключевых технологий» в основном отвечает за создание модели сети распределения чистого водорода / смешанного водорода, демонстрационный инженерный проект и подготовку соответствующих стандартизированных спецификаций. Центральная равнина когда - то взяла на себя инициативу в Китае, чтобы провести « техническое исследование технологии транспортировки водорода путем смешивания природного газа», сформировала технологию смешивания водорода с природным газом и запатентовала ее. В дополнение к некоторым технологическим накоплениям и экспериментальным результатам в области « производства, хранения, передачи и использования водорода», они также проводят исследования и применение других технологий, связанных с водородной энергией, таких как анализ рисков безопасности транспортировки водородного природного газа и исследование технологии предупреждения утечки, ключевые технологии транспортировки водорода в действующих газопроводах также достигли удовлетворительных результатов. Чтобы в полной мере использовать водородную энергию и содействовать развитию водородных энергетических транспортных средств, также были проведены технические исследования в области разделения и очистки водорода.

Опираясь на группу компаний « Исследование ключевых технологий хранения водорода в подземных соляных пещерах», проектная компания Центральной равнины взяла на себя инициативу в Китае, чтобы провести ключевые технологические исследования подземных хранилищ водорода и решить многие проблемы. Они разработали фотоэлектрическую ионизирующую мембранную мембрану для обмена протонами (PEM) для успешного испытания водородной испытательной установки для электролиза воды, участвуя в завершении « Инженерных спецификаций по водородным трубопроводам», « Руководство по оценке транспортировки водорода в длинных трубопроводах природного газа» и других соответствующих стандартов и норм 6. Накопление этих водородных энергетических технологий помогло компании лучше взять на себя национальный ключевой план исследований и разработок « водородные энергетические технологии».