氢能源风能太阳能发电存储供电系统商业计划书.doc

1 商业计划书 氢能源风能太阳能发电存储供电系统氢能源风能太阳能发电存储供电系统 Eric Zhang 2 保保 密密 承承 诺诺 本计划书涉及公司商业机密，所有权属于零点科技湖北分公 司，其所涉及的内容和资料只限于与本项目有意向的合作伙伴 传阅，在您收到本计划书后，应立刻确认，并请遵守： 1、未经本公司书面授权，严禁将本计划书部分或全部拷贝、 影印、复印、散发给第三方，也不得向第三方泄露本计划书涉 及的部分或全部内容。 2、若您确认放弃本计划书涉及项目，请您及时将本计划书 归还本公司，或将本计划书作适当处理。 3、本承诺书一式两份，请您像对待贵公司的商业机密一样 对待本计划书提供的所有机密资料，否则将追究相关法律责任。 投资单位盖章: 接收经理签字： 接 收 日 期： _年_月_日 3 目目 录录 第一部分第一部分 项目主要内容概述项目主要内容概述 .4 第一章第一章 企业的宗旨企业的宗旨 .4 第二章第二章 项目提出的背景和必要性项目提出的背景和必要性 .5 2.1 国内外研究现状和发展趋势5 2.2 现有技术成果来源及其知识产权状况6 2.3 技术的产业关联度分析以及技术突破对产业技术进步的重要意义和作用8 第三章第三章 项目国内外市场分析项目国内外市场分析 .10 3.1 国内外现有份额和市场优势分析10 3.2 项目可能形成的产业规模和市场前景分析15 3.3.ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 3.4.ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第四章第四章 项目主要研究开发内容项目主要研究开发内容 .16 4.1 项目的主要研究开发内容、关键技术和创新点、先进性和成熟度分析16 4.2 预期的主要技术指标、经济指标和达产规模18 第五章第五章 项目实施的技术方案项目实施的技术方案 .21 5.1 技术路线、工艺流程21 5.2 可能存在的环境压力及环境保护方案23 5.3 产品技术性能水平与国内外同类产品的比较23 5.4 拟建公司的原材料供应及外部配套要求25 4 5.5 已经获得的自主知识产权25 第六章第六章 项目预期的总体目标和阶段目标项目预期的总体目标和阶段目标ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 6.1 项目总体目标 .ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 6.2 开发的分阶段目标、进度安排 .ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第七章第七章 项目实施的现有基础项目实施的现有基础 .26 7.1 现有基础和已完成的工作26 7.2 现有人员组成、运行机制.26 第二部分第二部分 产品与服务产品与服务 .29 第八章第八章 拟建企业的产品与服务拟建企业的产品与服务 .29 8.1.29 8.2.30 8.3.31 第九章第九章 竞争对手分析及比较竞争对手分析及比较 .34 9.1 有哪些技术雷同的产品现在已在市场上出现及市场营销情况34 9.2 有哪些相同技术的产品现在已在市场上出现及市场营销情况35 9.3 待开发的产品与上述产品相比的相对优势和市场前景等分析35 第三部分第三部分 市场营销市场营销 .37 第十章第十章 相关政策与远景相关政策与远景 .37 10.1 市场分析和定位37 10.2 竞争环境、竞争优势与不足.39 5 10.3 营销战略、模式和预期达到的目标40 10.4 营销团队组成、结构和不足.42 第四部分第四部分 财务预测财务预测 .43 第十一章第十一章 投资概算投资概算ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第十二章第十二章 融资计划融资计划 .43 第十三章第十三章 概算说明概算说明ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第十四章第十四章 投资进度投资进度ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第十五章第十五章 投资与收益投资与收益 .45 第十六章第十六章 利润分析利润分析 .47 第十七章第十七章 投资回报分析投资回报分析 .48 第十八章第十八章 风险投资计划和时间表风险投资计划和时间表ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第五部分第五部分 资本结构资本结构ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第十九章第十九章 资金筹措资金筹措ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第二十章第二十章 目前资本结构表目前资本结构表ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第二十一章第二十一章 本期筹集资金的目标用途本期筹集资金的目标用途ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第二十二章第二十二章 本期资金到位后的资本结构表本期资金到位后的资本结构表ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第二十三章第二十三章 希望寻求的投资者希望寻求的投资者ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第二十四章第二十四章 希望寻求的当地合作企业希望寻求的当地合作企业ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第六部分第六部分 风险风险 .49 6 第二十五章第二十五章 风险分析风险分析 .49 第七部分第七部分 其他其他 .52 第二十六章第二十六章 企业成功的关键因素企业成功的关键因素ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第二十七章第二十七章 其他信息其他信息ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第八部分第八部分 附件附件ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 第二十八章第二十八章 已有的和正在接洽的公司客户名单已有的和正在接洽的公司客户名单 .52 第二十九章第二十九章 有关媒体对公司及其产品的介绍、宣传等资料有关媒体对公司及其产品的介绍、宣传等资料 .52 第三十章第三十章 企业或产品的手册、文章、图片、用户反馈等有关验证资料企业或产品的手册、文章、图片、用户反馈等有关验证资料 .53 第三十一章第三十一章 公司其他文件公司其他文件 .53 7 第一部分第一部分 项目主要内容概述项目主要内容概述 第一章第一章 企业的宗旨企业的宗旨 公司凭借强大的中美自主产权专利技术，中美和其它国际技术全面支持和市场 资源，依托中国环境科学学会和中国资源综合利用专业委员以及我们全球范 围的强大的社会资源优势，本着“科技创新，诚信服务”的企业宗旨，立足于环保 和再生能源领域，矢志不移的致力于人居环境和再生能源的研究与开发，以专业的 态度打造专业的品质，以优良的服务赢得优良的成绩。开发新型能源，奉献清洁燃 料，打造节能环保高效国际化的企业。以成为中国乃至全球环保和再生能源产业最 具影响力的环保和再生能源供应商，设备制造商，投资商和设施运营商。 8 第二章第二章 项目提出的背景和必要性项目提出的背景和必要性 本项目是将氢能和太阳能风能以及太阳能风能氢能海水污水淡化有机地结合在 一起的高新技术，是属于国际领先的先进技术，是今后 50 年乃至于 100 年的可循 环使用清洁和环保能源技术的领头产品。“氢能技术”已被列入中国科技发展 “十二五”计划和 2015 年远景规划（能源领域）。氢能所具有的清洁、无污染、 效率高、重量轻和储存及输送性能好、应用形式多等诸多优点，赢得了人们的青睐。 利用氢能的途径和方法很多，例如：航天器燃料、氢能飞机、氢能汽车、氢能轮船、 氢能发电、氢介质储能与输送，以及氢能空调、氢能冰箱等等，有的已经实现，有 的正在开发，有的尚在追求和探索。氢气不仅作为能源具有很大的应用前景，而且 氢气本身是许多工业的必须和重要原料，如石油化工，煤炭深加工，太阳能的氧化 硅和 LED 的荧光粉等等。随着科学技术的进步和氢能系统技术的全面进展，氢能应 用范围必将不断扩大，氢能将深入到人类活动的各个方面，直至走进千家万户。 2.12.1 国内外研究现状和发展趋势国内外研究现状和发展趋势 本项目主要是利用自然界里的太阳能和风能来发电，去处理海水、污水等， 产生氢气、氧气和淡水。这个原理是个可逆循环的技术的另一种利用，即：利用电 将海水或者污水分解为氢气、氧气和净水；需要的情况下，将氢气和氧气结合成为 水并放出电。因此，该技术是人类平静使用自然界的物质来改变其形态，为人类服 务。简单地说，就是利用太阳能或者其他自然能将海水或者污水变成氢气、氧气和 干净水，销售这三种产品，而此三种产品都是有非常广阔的市场需求的，还可以根 据不同地区的不同需要，将氢气专门输送到接受地以后，通过氢气和氧气结合再产 生水和电，可以为缺水缺电的地区实现得水得电的需要。而且输送氢气到达目的地 再转换为水的成本，比现在通过翻水站和输水管路输送水要便宜的多，而且氢气在 目的地和空气中的氧气结合转换为水的时候，还可以发出电。因此，该技术和相对 应的产品是有巨大的市场和需求的，生产和制造该技术设备，在当前国内还没有同 类企业和机构，上马该项目是造福子孙后代和有着巨大的社会效益和丰厚的经济效 益的好项目。 早在 1970 年，美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。 国际上许多大型汽车公司都在推出氢能汽车和汽车加氢站。国际上许多大型的能源 公司包括美孚，埃克森和 BP（英国石油公司）都在加大对氢能源的关注。特别是 国际上许多大型化学公司，如美国杜邦公司，美国陶氏化学公司，德国巴斯夫等更 是加大了对氢能源的投入。但是金融危机减慢了他们的脚步，特别是政治上的因素， 使掌握最全面氢能技术的西方至今仍然对推广氢能小心翼翼，下面以美国为例给予 说明。 当前美国的社会环境下，诸多因素形成了对氢能以及氢氧燃料电池发展的不 利影响。首先是经济问题，美国从 2006 年春季开始显现，至 2007 年全面爆发的美 9 国“次贷危机”逐步升级为全球范围内的经济危机。大量棘手的问题摆在美国政府 面前，庞大的资金被用于处理银行坏账、刺激经济复苏，加上政府领导人的更迭， 对于一个政府年均投入上亿美元而短期内看不到产业化可能性的项目，难免会被重 新审视。 美国的经济法律结构无法进行政策大跃进或急刹车，全面推广氢能势必对目 前处于勉强生存状态的汽车制造业施加过高研发压力，由于美国经济的基本原则是 市场运作和资本优先，拥有大量资本市场的石油加工业及附属产业也必然会因此引 发资本动荡和危机。美国大石油公司对政治有一定程度的操纵，作为美国各级竞选 的主要资金赞助商的石油工业对美国的政治和立法走向有很大的和重要影响，美国 已经有非常完善的石油加工和遍布全国的加油站体系，大都由私营公司或大石油公 司控制，可以想象石油公司很不愿意看到“加氢站”的崛起及美国摆脱对石油的依赖。 但是美国在 9.11 后逐渐意识到发展氢能是未来摆脱对中东石油依赖的一条 出路因而逐渐加大投资，美国和欧盟欧近期对氢能科技各自投资近二十亿美元，美 国能源部还要于今年一月再次扩大对降低提炼氢成本的科研投资，总额达八千万美 元。美国虽然大幅增加了氢能战略科研投资，可是由于以上特别是二、三两点原因， 要全面启动氢能经济还需要一段时间。 金融危机目前已经成为我们的转机。能源是国民经济的基础，从战略角度上 看，能源战略应该高于其它任何战略。近十年来的氢能科技高速进展及美日欧对氢 能战略的高度关注已经证实了氢能经济的可行性。值得一提的是，与美国国情不同， 相对来说我国目前政治体制适合快速决策，虽然市场经济法制改革提倡以市场经济 规律及资本自主操作为主，但是在能源战略上我国政府可以考虑破例采取冷静、理 智、客观且科学的“氢能大跃进”计划，把氢能发展战略列入和载人航天同等重要的 国家战略规划中。在能源问题上我国中央政府采取直接干预并对整个能源和汽车工 业进行宏观导向是我国新世纪取得能源战略优势的关键。 以中国中央政府作为投资方大力发展科研，对现有各国氢能开发科技进行消化， 集中资金人力大力研发本土氢能科技，在获得第一轮可行性数据和理论之后，进行 氢能发展理论和战略辩论和制定氢能发展规划细节。并通过立法和行政手段建立氢 能市场商业竞争体系。全面推广氢能应用。在全国范围内实施氢能供给基础设施建 设，对汽车制造商实行氢燃料电池汽车标准市场准入体制。在成功应用氢能后成为 氢能技术出口大国，成为全球能源改革和环境保护的领导者和先行者。 2.22.2 现有技术成果来源及其知识产权状况现有技术成果来源及其知识产权状况 本项目主要的现有技术成果来源于我们美国联合企业技术有限公司，我们拥有 超过十项专利，包括中国专利，美国专利和世界专利。本项目的氢能源技术一直处 于国际领先位置。我们的氢能源技术的四大突破更使我们的产品易于产业化，工业 化和国产化。我们的竞争环境促使我们以我们开发的高科技产品为主导。坚持产学 10 研结合，坚持于国际顶级的公司和研究机构的合作，坚持市场调研和产品开发相结 合，降低的我们产品的成本。 本项目的太阳能光伏电解器以镍-硼催化剂电镀层为阳极催化层，以光伏电池和 或风力发电为电源，并采用新型磷酸化聚苯并咪唑离子膜技术实现太阳能和风能向 氢能源的转化。使得光合作用仿生触媒及其太阳能光伏电解器的研制成为现实。本 项目大大地降低的电极催化剂的成本和电解电流。其主要优点包括:（1）根据仿生 光合作用原理，以这种新型触媒为电极镀层，电解水设备的理论效率可以提高约 200 倍。（2）这种新型触媒可以替代稀有金属如镍，钴和铁家族过渡金属作为催 化剂，取代昂贵的钯和白金（铂）催化剂，使电极材料的成本大大降低。（3）与 目前市场上的电解装置不同，仿生触媒电解装置只需要不超过 25%的电能就可以 完成同等量水的电解，如目前传统的电解耗能需要 5 度电能够电解一立方米的氢气， 而我们的新方法不超过 1 度电就能电解一立方米的氢气。（4）本装置不需要市场 上的电解装置所需的高纯水，污水海水和苦咸水都可以作为水源，这也为我国海水 淡化和农村安全饮用水提供了新的方法和措施。（5）设备成本只相当于目前市场 上传统的电解装置的 1/5 左右。 本公司优秀顶尖的中美合作伙伴团队也是我们现有技术成果来源，如美国麻省 理工大学特别是美国麻省理工大学的丹尼尔。农思罗和安杰蓝。贝尔琪两个氢能源 研究小组和中国北京清华大学核能源和氢能源实验室，这是我们始终处于生产研发 领导地位的关键。我们也会继续我们的产学研的方向，形成我们自己的整个氢能源 的产业链，推广我们的自主产权的高效低耗能和廉价的技术和方法。利用我国劳动 力价格低廉和生产加工能力强的优势，努力降低氢能生产应用各个环节的成本，为 祖国的氢能源事业做出贡献。 本公司优秀的管理和研发团队更是我们竞争优势的强项和技术成果来源。曾任 纽约 911 世界贸易中心灾难现场恢复的总指挥法兰克。斯覃法兰克。斯覃先生具有丰富的电力工 程的经验，特别是大型电能和氢能源工程的经验。我们团队的其他几位工程师和科 11 学家来自于美国通用电气全球事业部（GE Global）的氢能源工程组和若干个氢能源 公司和氢燃料电池公司。苏恺苏恺博士，他的丰富的研发和生产经验是我们公司的宝贵 财富。作为研发和生产团队的主管与美国 Brookhaven 国家实验室，麻省理工大学， 纽约城市大学有着紧密的合作关系。从而使我们的产品一直而且还要继续处于世界 领先地位。张建洲张建洲先生的丰富企业管理和国际关系的经验，他对于西方高新科技产 品和科研成果在中国市场的引进、转化和市场化的工作，具有较高的科研知识水平 和丰富商业市场经验，熟悉资本市场运营。能为我们作为国际公司继续处于世界的 领先地位做出贡献。 目前我们公司有多个美国专利和世界专利。我们也已经申请了多项中国专利， 申请专利号和专利名称如下： 序号专利名称申请专利号是否转移至新公司 1 水流海浪潮汐动能发电和风能太 阳能发电的综合系统 是 2 自然能源发电和氢能及电解海水 或苦咸水的综合应用系统 是 3 一种对风力发电的储能调控和并 网的氢能源技术 是 12 2.32.3 技术的产业关联度分析以及技术突破对产业技术进步的重要意义技术的产业关联度分析以及技术突破对产业技术进步的重要意义 和作用和作用 氢能是一种极具潜力的“能源载体”。氢气不是一次能源，自然界中不存在纯氢，只 能通过分解含氢化合物得到，地球上最多的含氢化合物就是水！那么，分解水的能量太 阳能而来。太阳能对环境无害，但有很强的区域性和时间性。在某一时段，有的地方有 太阳，有的地方却没有；即使在有太阳的地方，太阳光的强度从早晚到中午也有很大的 变化。这样，我们在必须在太阳光强度高的时候储存太阳能，以便在没有太阳光时再利 用。白天太阳能转化为电，并电解水生产氢，储存氢能，晚上氢能发电使用，并产生清 洁的水。 储存太阳能和风能,靠蓄电池不行，容量太小。我们的太阳能风能-氢能系统解决了这 个难题。有风和白天有太阳时，风力发电机和太阳能光伏电池将风能和太阳能转化为电， 并电解海水或污水生产氢（只有商业、工厂和家庭不需要电时，才这样处理，高峰用电 时提供用电的需要）；生产氢和氧；然后分别存储，或用管道输送氢，就像今天输送天 然气一样，直到城市，小镇，农村和海岛供燃料电池发电。氧气可以供给医用和富氧燃 烧。用电时燃料氢电池使用氢和空气产生电能和清洁的淡水。所以太阳风能氢能是一个 清洁和可循环的系统。许多自然过程是自循环的，如动物、人和植物的呼吸系统，食物 链和地球的水循环等。在太阳-氢系统中，氢在太阳能（直接的和间接的）和消费者之间 扮演一个中介的角色。因为氢可存储、可运输、清洁，而且可无限循环利用，用之不竭！ 我们的氢能和太阳能风能发电技术与其它各种发电科技比较，则兼有环保环保、可再生可再生、 廉价廉价、可循环可循环等优点，为最合时代需求的新能源。 当人类发展到第二十一个世纪的时候，几乎每一个国家都感觉到了能源危机的 威胁。更重要的是，由于人类对化石能源的倚赖，全球现代化进程受到了环境破坏 的严重威胁。温室气体的排放及全球气候变暖等问题日益威胁着世界的现代化进程。 同时金融危机的威胁依然存在，各个国家都在力求开发新的能源，努力减少对化石 能源的倚赖。风能太阳能水流动能和水利能包括氢能已经成为各国新能源发展的方 向。本项目正是处在能源紧缺和大力发展的天时。我们的太阳能风能和氢能源技术 的产业关联对于整个新能源和再生能源至关重要。我们太阳能风能和氢能源的技术 突破对产业技术进步的具有非常重要的意义和非常重要的作用。 本项目的氢能源技术一直处于国际领先位置。我们的氢能源技术的四大突破更 使我们的产品易于产业化，工业化和国产化。我们的竞争环境促使我们以我们开发 的高科技产品为主导。坚持产学研结合，坚持于国际顶级的公司和研究机构的合作， 坚持市场调研和产品开发相结合，降低的我们产品的成本。 13 本项目的太阳能光伏电解器以镍-硼催化剂电镀层为阳极催化层，以光伏电池为 电源，并采用新型磷酸化聚苯并咪唑离子膜技术实现太阳能向氢能源的转化。使得 光合作用仿生触媒及其太阳能光伏电解器的研制成为现实。本项目大大地降低的电 极催化剂的成本和电解电流。其主要优点包括:（1）根据仿生原理，以这种新型触 媒为电极镀层，电解水设备的理论效率可以提高约 200 倍。（2）这种新型触媒可 以替代稀有金属如镍，钴和铁家族过渡金属作为催化剂，取代昂贵的钯和白金（铂） 催化剂，使电极材料的成本大大降低。（3）与目前市场上的电解装置不同，仿生 触媒电解装置只需要不超过 25%的电能就可以完成同等量水的电解，如目前传统 的电解耗能需要 5 度电能够电解一立方米的氢气，而我们的新方法不超过 1 度电 就能电解一立方米的氢气。（4）本装置不需要市场上的电解装置所需的高纯水， 污水海水和苦咸水都可以作为水源，这也为我国海水淡化和农村安全饮用水提供了 新的方法和措施。（5）设备成本只相当于目前市场上传统的电解装置的 1/5 左右。 新型磷酸化聚苯并咪唑离子膜是我们的第二大核心技术和重大突破。高分子离 子膜是水电解设备的核心组成部分之一。目前，美国杜邦公司的 Nafion 膜一直垄 断着整个市场。国内仅有东岳集团自主开发了全氟磺酸阳离子膜，但是该项目才刚 刚开始运行。本项目自主开发的新型磷酸化聚苯并咪唑离子膜是以聚苯并咪唑为起 始物，经过磷酸化反应而制成的。聚苯并咪唑类高分子最初是用来生产防火纤维的。 因此这种材料的机械性能，耐高温性能和化学稳定性等都高于全氟离子膜。由于整 个材料不含氟，其价格比全氟离子膜低很多。本项目采用自主开发的新型磷酸化聚 苯并咪唑离子膜与光合作用仿生触媒相结合，使得太阳能光伏电解器成为最先进， 高效，廉价的新能源产品。 14 低成本高效液态储氢材料的开发是我们的氢能源技术的又一核心技术和重大突 破。氢气的储存是利用太阳能-氢能的技术瓶颈之一。硼氢化钠的储氢效率与氢气 转化率高，可以直接用作液体燃料。并且，使用硼氢化钠为液体燃料时，可以大幅 度降低阳极催化剂的成本，并且液体燃料稳定方便运输和存储，使得燃料电池的成 本大幅度下降。我们提出的化学法高效液态储氢材料在全球处于领先地位。以美国 为例，目前生产硼氢化钠的厂家主要是美国陶氏化学公司。该公司是世界第二大化 学公司。其硼氢化钠的合成技术是通过对罗门哈斯公司的并购获得(2008 年)。其 合成路线是改进的 Schlesinger 路线。美国公司 Millennium Cell 对降低硼氢化钠 生产成本做出了突出贡献，但是由于美国经济危机的影响，该公司已与 2008 宣布 破产。国内的生产路线一般为改进的 Schlesinger 路线，生产厂家如华昌化工等。 另外，能源企业“汉能集团”也正在开发利用硼氢化钠做为氢燃料的燃料电池产品。 本项目的另外一个重大突破是工程工艺的突破：采用我们的自主产权的自我调 节的氢气生产系统，自动调节氢燃料存储室和氢反应催化剂室的相对运动，增加了 氢气生成率，减少了氢燃料存储室和氢反应催化剂室的总容量。降低了使用和反应 空间和时间，电解的电能，气液交换能，气液分离，和气液泄漏保护及封闭的成本。 从产品工程和工艺上，从产品的自动控制和调节上，降低了消耗增加了产量。 15 第三章第三章项目国内外市场分析项目国内外市场分析 3.13.1 国内外现有份额和市场优势分析国内外现有份额和市场优势分析 从上世纪初开始，全球经济以前所未有的速度迅猛发展。人类在二十世纪所创 造的价值是人类有史以来所有创造价值的总和还要多。在二十世纪，人类的发明创 造包括了: 电脑、人造地球卫星、核能、因特网、电视机、激光、飞机、汽车、基 因工程、无线电、光导纤维、航天飞机、雷达、克隆、胰岛素、机器人、硅片、塑 料、超导体，等等。在这些成就的背后，能源无疑以成为全球经济与科技发展的基 石，独立支撑起世界现代化进程的每一步发展。在整个二十世纪，全球充分倚赖的 能源包括: 如石油、天然气、煤，生物质能，水利电能与核能等(见图 1)。 4.52 2.70 2.96 1.21 0.29 0.83 0.29 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2000 100%=12.8 太 太瓦瓦 可再生能源 核能 水利 生物质能 煤 天然气 石油 图图 1 1 世界总能量来源分布图世界总能量来源分布图(2000)(2000) 16 当人类发展到第二十一个世纪的时候，几乎每一个国家都感觉到了能源危机的 威胁。 更重要的是，由于人类对化石能源的倚赖，全球现代化进程受到了环境破 坏的严重威胁。温室气体的排放及全球气候变暖等问题日益威胁着世界的现代化进 程。 根据美国能源部(DOE)的最新估计，全球石油，天然气和煤的储备总量分别为: 1780-2090 亿立方米，17500-18100 兆立方米及 9050 亿吨。按照比较保守的估 计，全球石油，天然气和煤还可以被人类使用 50，170 和 450 年。而随着全球经 济的发展和全球总人口的增长，本世纪人类将面临有史以来最严重的能源危机。在 2000 年，全球所需的总能源大约为 12.8 太瓦(图 1，1 太瓦=1012瓦)。 其中，80%来 自于化石能源。到 2050 年，全球所需的总能源将突破 28 太瓦。如图 2 所示，到 2050 年新能源将超过全球总能源的 50%。 4.52 2.70 2.96 1.21 0.29 0.83 0.29 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2050 100%=28 太 太瓦瓦 新能源 可再生能源 核能 水利 生物质能 煤 天然气 石油 图图 2 2 世界总能量来源分布预测图世界总能量来源分布预测图(2050)(2050) 17 进入二十一世纪，中国已经逐渐成为世界能源大国。统计结果表明，在 1990 年，中国能源消耗量占全球能源消耗量的比例不足 8%。而美国在同时期能源消耗 量占全球能源消耗量的比例接近 24%。中国的能源消耗量将于 2015 年超过美国， 成为世界第一能源大国。到 2035 年，中国的能源消耗量将站到全球能源消耗量的 25%左右(见图 3)。 美美国国，中中国国及及印印度度的的能能源源消消耗耗量量(1990-2035) 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 199019952000200720152020202520302035 占占世世界界总总量量 (%) 美国中国印度 图图 3 3 中国，美国及印度能源消耗量量的比较与预测中国，美国及印度能源消耗量量的比较与预测 以 1980-2005 年间为例，图 4 给出了全球主要国家人均能源需求与人均国民 生产总值的关系。通过分析，我们可以得出如下结论: 1. 无一例外的，人均能源需求与人均国民生产总值成正比关系。 2. 发达国家，如美国等，人均能源需求随人均国民生产总值的增加的变化不 大；而发展中国家，如中国、印度等，人均能源需求随人均国民生产总值 的增加的变化比较大。 3. 中国的人均能源需求近年来已经超过巴西等中等发达国家。 18 1.00 10.00 100.00 1000.00 1001,00010,000100,000 人人均均国国民民生生产产总总值值(美美元元) 人人均均能能量量需需求求(千千兆兆焦焦耳耳) 中国 美国 巴西 西班牙 爱尔兰 英国 德国 法国 希腊 俄罗斯 印度 马来西亚 日本 韩国 澳大利亚 中中国国 印印度度 巴巴西西 俄俄罗罗斯斯 美美国国 32亿 亿人人口口 图图 4 4 全球主要国家人均能源需求与人均国民生产总值的关系全球主要国家人均能源需求与人均国民生产总值的关系(1980-2005)(1980-2005) 另外，图 4 显示目前有 32 亿人口(中国、印度及其他第三世界国家)的人均能 源需求在中等偏下的水平。这个数字，32 亿，大约是目前全球人口总数的一半。 也就是说，从现在到本世纪中叶，全球有一半的发展中国家人口将要大幅度增加其 能量的需求。随着人口的增加，到 2050 年，全球将有约 60 亿人要加入这个能源 的竞争行列。这一趋势使得全球新能源的开发更为迫切。 目前，全球能源消耗量为 12.8 太瓦，见图 1 及图 2。到 2050 年，全球将需 要大约 15 太瓦的新能源。因此，如果下面三个最重要的问题不解决，人类的现代 化进程将受到严重的阻碍。 新能源从哪里来的问题可能是目前全球最热门的问题之一。本节将对不同的新 能源进行综合分析，并提出太阳能是最佳的选择。 美国是目前全球最大的能源消耗国。如果在 2050 年发展中国家的 60 亿人口 可以得到充足的能源，那么目前美国的能源来源与消耗情况是是最好的参考。图 5 是美国 1999 年能源生产和消耗示意图。图中显示，美国当时能源来自于石油， 19 煤，天然气，核能，水利能，生物质能及其他。百分比分别为 39.7%，24.8%，24.1%，8.2%，3.3%，4.2%。其中，石油 60%靠进口，天然气 15.4%靠进口，其他能源为美国本土生产。 图图 5 美国美国 1999 年能源生产和消耗示意图年能源生产和消耗示意图 其中，电厂发电(占总能源的 36.3%)主要来源于煤，天然气，核能和水利发电。 发电的总量中有大部分在电力系统中损失掉了。天然气主要供给工业和家庭用，损 失量比较小。石油大部分用于交通运输，绝大部分被损失掉了。总的来说，美国 1999 年总能源有 59%以热量的形式损失掉了,有用的能源只占 41%。 到 2050 年，全球将需要大约 16 太瓦的新能源。那么，这些新能源从哪里来 呢?可能的来源包括: 太阳能，风能，生物质能，水利，核能等。2009 年全球的太 阳能光伏电池安装量是 7.3 GW。虽然中国的光伏电池安装量仅 0.2 GW，但比 2008 年整体增长了 550%。到 2020 年中国的目标为 20 GW；将会是现在的 100 倍。 20 风能市场也迅速发展起来。2007 年全球风能装机总量为 9 万 MW，2008 年全 球风能发电增长了 29%， 2008 年底全球累计风能发电装机总量已经超过 13 万 MW，相当于减排 1。59 亿吨二氧化碳。中国成为继欧洲和美国之后发展风力发电 的主要市场之一，2008 年中国新增风能发电装机总量达到 720 万千瓦，新增风能 发电装机总量增长了 109%，累计风力发电装机总量超过 1300 万千瓦大关，高达 1325 万千瓦。 但是无论是太阳能和风力发电目前都存在着难以并入电网和电能的存储问题， 特别是大型太阳能发电厂和大型风力发电机。本项目的氢能源技术正是解决这一瓶 颈的创新和革命性的技术。该技术不仅能够解决太阳能发电和风力发电的存储和并 网问题，而且还能够构成独立的离网式的供电系统。我们在美国大纽约地区 2006 年建的太阳能氢能存储的独立离网式的供电系统，2007 彻底离网一直运行供电直 到如今（2010 年 11 月 20 日） 21 3.23.2 项目可能形成的产业规模和市场前景分析项目可能形成的产业规模和市场前景分析 随着经济社会的发展，人们对能源的需求日益增加，地球所蕴藏的煤炭，石油， 天然气等传统能源日益缺乏。在具大的能源压力下，发展取之不尽用之不竭，清洁 无碳无污染的氢能源已经成为全球的共识。发展氢能源可以成为以氢能源为中心的 太阳能风能和氢气精细化工的整个产业链和具大的能源产业规模。发展氢能源不仅 可以成为开启新能源时代的一把“钥匙”，也是温室气体减排目标和抢占“绿水经 济”制高点的一件“利器”。氢能被视为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源，人类 对氢能应用自 200 年前就产生了兴趣，到 20 世纪 70 年代以来，世界上许多国家和 地区就广泛开展了氢能研究。 早在 1970 年，美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。 1976 年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。20 世纪 90 年代中期以来 多种因素的汇合增加了氢能经济的吸引力。这些因素包括：持久的城市空气污染、 对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的需要、二氧化碳排 放和全球气候变化、储存可再生电能供应的需求等。氢能作为一种清洁、高效、安 全、可持续的新能源，被视为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源，是人类的战略能 源发展方向。世界各国如冰岛、中国、德国、日本和美国等不同的国家之间在氢能 交通工具的商业化的方面已经出现了激烈的竞争。虽然其它利用形式是可能的（例 如取暖、烹饪、发电、航行器、机车），但氢能在小汽车、卡车、公共汽车、出租 车、摩托车和商业船上的应用已经成为焦点。 氢是一种极为优越的新能源，其主要优点有：燃烧热值高，每千克氢燃烧后的 热量，约为汽油的 3 倍，酒精的 3.9 倍，焦炭的 4.5 倍。燃烧的产物是水，是世界 上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源， 演义了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。适用范围广，氢燃料电池既可用 于汽车、飞机、宇宙飞船、可发电，又可用于分布式电源等其他场合，如可以代替 煤气、暖气、电力管线而走进家庭生活。国际上认为氢能将是本世纪汽车最理想的 能源，也是人类长远的战略能源。氢能源的提炼成本跟汽油大致相当，这为它替代 石油改变未来世界格局提供了经济价值基础。氢能源目前最大的问题是储运成本高 于汽油 4 倍，而氢的燃烧效率又比石油高一倍，如与传统汽车相比，燃料电池车能 量转化效率高达 60-80%，是内燃机的 2 至 3 倍。所以目前只要将氢的成本降低一 倍，就能让氢动力应用处于经济性许可的范围内了。目前，德国通过电解水利用可 回收能源制造氢；日本对氢技术提出了雄心勃勃的计划,到 2020 年投资预算将达到 40 亿美元；冰岛和壳牌石油,戴姆勒克莱斯勒汽车公司以及挪威水力发电建立了 独特的合作联盟,发起全球第一个氢经济计划,在今后 40 年内用氢能源取代石油； 美国能源部制定了“氢能源”计划，提出到 2010 年使燃料电池汽车占整个汽车市 场的 25%。中国对氢能的研究与发展可以追溯到 20 世纪 60 年代初，中国科学家为 发展本国的航天事业，对作为火箭燃料的液氢的生产、H2/O2 燃料电池的研制与开 发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发，则是从 20 世纪 70 年代开始的。现在，为进一步开发氢能，推动氢能利用的发展，氢能技 术已被列入科技发展“十五”计划和 2015 年远景规划（能源领域）。 22 第四章第四章 项目主要研究开发内容项目主要研究开发内容 4.14.1 项目的主要研究开发内容、关键技术和创新点、先进性和成熟度项目的主要研究开发内容、关键技术和创新点、先进性和成熟度 分析分析 本项目的技术成熟性高先进性强，我们在美国大纽约地区的太阳能氢能的独立 离网供电系统已经建立多年，并且从 2007 年离网生存至今，历经了接近五年的时 间。2010 年二月，美国东北部经历了一次一百年来最大的雪灾，大纽约地区很多 地区都停电。我们的样板工程房没有受到雪灾的任何影响，整个 3000 平方米的建 筑的电气包括供暖和热水都正常运转（见图 6）。我们的可移动拖车式的太阳能- 氢能离网供电系统。我们美国联企已经开始在北京，广州，厦门，大连，和青岛等 城市进行了该氢能源技术的推广。希望能够在浙江或其它地区国产化和产业化。 本项目的主要研究开发内容、关键技术、先进性和创新点在于我们的氢能源技 术的四大突破。（1）使用镍，钴和铁家族过渡金属作为催化剂，取代昂贵的钯和 铂（白金）催化剂，我们正在研制的镍硼酸盐催化剂的效率是铂催化剂效率的 200 倍。（2）使用最新的半电位技术，我们电解每立方米的氢从 5 度电降低到低于 1 度电。（3）使用硼氢化钠（NaBH4）和氢氧化钠（NaOH）作为稳定剂使我们的硼氢 化钠产氢技术，安全可靠，容易方便，价格便宜。一分的硼氢化合物与两分的水反 应产生四分的氢气和一分的硼酸。（4）工程工艺的突破：采用自我调节的氢气生 产系统，自动调节氢燃料存储室和氢反应催化剂室的相对运动，增加了氢气生成率， 减少了氢燃料存储室和氢反应催化剂室的总容量。降低了使用空间，电解电能，气 液交换能，气液分离，和气液泄漏保护及封闭的成本。 23 图图 6 本项目在美国大纽约地区的样板工程本项目在美国大纽约地区的样板工程: (上图上图) 2006 年至今，年至今，3000 平方英尺的住宅已经完全使用太阳能供平方英尺的住宅已经完全使用太阳能供 电，不再使用电网供电；电，不再使用电网供电；(下左下左) 氢气储罐；氢气储罐；(下右下右) 燃料电池。燃料电池。 下面分别详细分析这四部分关键技术的可行性。（1）光合作用仿生触媒及其 太阳能光伏电解器的研制： 光合作用仿生触媒是近年来由美国和日本等国家重点实验室、大学科研小组及 工业研发部门提出的。虽然只有几年的时间，该领域已经有了突破性进展。特别是 美国麻省理工大学的丹尼尔。农思罗和安杰蓝。贝尔琪两个研究小组在该领域的工 作为太阳能光伏电解器的工业化奠定了基础。 在此基础上，本项目的太阳能光伏电解器以镍-硼催化剂电镀层为阳极催化层， 以光伏电池为电源，并采用新型磷酸化聚苯并咪唑离子膜技术实现太阳能向氢能源 的转化。2006 年起，本项目在美国的大纽约地区建立了美国第一家太阳能-氢能样 板工程，见图 6。这座 3000 平方英尺的建筑已经完全依靠太阳能来供电，不再需 要电网供电。2010 年二月，美国东北部经历了一次一百年来最大的雪灾，大纽约 24 地区很多地区都停电。我们的样板工程房没有受到雪灾的任何影响，整个建筑都正 常运转。 （2）使用最新的半电位技术，我们电解每立方米的氢从 5 度电降低到低于 1 度电。其中高分子离子膜是水电解设备的核心组成部分之一。本项目自主开发的新 型磷酸化聚苯并咪唑离子膜是以聚苯并咪唑为起始物，经过磷酸化反应而制成的。 聚苯并咪唑类高分子最初是用来生产防火纤维的。因此这种材料的机械性能，耐高 温性能和化学稳定性等都高于全氟离子膜。由于整个材料不含氟，其价格比全氟离 子膜低很多。 本项目采用自主开发的新型磷酸化聚苯并咪唑离子膜与光合作用仿生触媒相结 合，使得太阳能光伏电解器成为先进，高效，廉价的新能源产品。并且预计在 2011 年以前将成品太阳能光伏电解器推向整个中国市场。本项技术还有望与目前 其他的先进技术，比如“光伏发电用太阳同步跟踪器”等，进行广泛地合作，使我们 的“人性化太阳能风能氢能无碳能源系统人性化太阳能风能氢能无碳能源系统”不断完善。 （3）低成本高效液态储氢材料的开发 氢气的储存是利用太阳能-氢能的技术瓶颈之一。我们提出的化学法高效液态 储氢材料在全球处于领先地位。以美国为例，目前生产硼氢化钠的厂家主要是美国 陶氏化学公司。该公司是世界第二大化学公司。其硼氢化钠的合成技术是通过对罗 门哈斯公司的并购获得(2008 年)。其合成路线是改进的 Schlesinger 路线。美国 公司 Millennium Cell 对降低硼氢化钠生产成本做出了突出贡献，但是由于美国经 济危机的影响，该公司已与 2008 宣布破产。我们美国联企的产品是对他们产品的 最好取代。 使用硼氢化钠（NaBH4）和氢氧化钠（NaOH）作为稳定剂使我们的硼氢化钠产 氢技术，安全可靠，容易方便，价格便宜。一分的硼氢化合物与两分的水反应产生 四分的氢气和一分的硼酸。这样也使我们大幅度地提高了我们的氢气的产量。 （4）工程工艺的突破：我们的多个中国专利对工程工艺的生产氢气的突破， 进行了详细的描述。采用自我调节的氢气生产系统，自动调节氢燃料存储室和氢反 应催化剂室的相对运动，增加了氢气生成率，减少了氢燃料存储室和氢反应催化剂 室的总容量。降低了使用空间，电解电能，气液交换能，气液分离，和气液泄漏保 护及封闭的成本。对于风力发电的调控和并网技术也主要取决于我们的生产氢气的 工程工艺的突破来完成的。 25 4.24.2预期的主要技术指标、经济指标和达产规模预期的主要技术指标、经济指标和达产规模 我们目前将预期的主要技术指标、经济指标和达产规模分为三期。第一期是将 我们的移动拖车式太阳能-氢能离网供电和海水以及苦咸水淡化系统工业化国产化， 在中国推广。该系统除了提供不间段完全供电外，也同时也可以成为污水，海水和 苦咸水的淡化水设备。可以使非可用水源成为可饮用水源。目前该设备每天可生产 80，000 公斤（80 吨）的纯净水。图 7 是移动拖车式人性化太阳能-氢能低碳能源 和海水淡化系统的示意图。该系统同样非常适合我国的海岛、边防、海防哨所，沿 海及岛屿居民的供电和供水，也可提供紧急救灾如地震等灾害的离网供电以及饮用 水源。能够使用车运船运甚至直升飞机吊运，迅速赶到救灾的现场。 图图 7 7 是移动拖车是移动拖车式式人性化太阳能人性化太阳能- -氢能低碳能源和海水淡化系统的示意图。氢能低碳能源和海水淡化系统的示意图。 我们第一期的移动拖车式太阳能-氢能离网供电和海水以及苦咸水淡化系统指 标如下： 太阳能板太阳能板48x240W48x240W，共，共 10.5210.52 KWKW，可增加到，可增加到 25KW25KW 输出电压输出电压115VAC115VAC 60Hz60Hz，220VAC220VAC 60Hz60Hz，230VAC230VAC 50Hz50Hz 4848 VDCVDC，12VDC12VDC 最大输出电流最大输出电流 1010 3535 KWKW 最大出水（每天吨）最大出水（每天吨）8080 吨吨 电池组件电池组件48VDC48VDC 300300 AMPAMP 每小时每小时 氢能发生器氢能发生器质子交换膜，每小时质子交换膜，每小时 1.421.42 标准立方英尺标准立方英尺 发生器可同时存储副产品医用标准的氧气发生器可同时存储副产品医用标准的氧气 氢能燃料电池氢能燃料电池 1 1 4KW4KW 氢气存储氢气存储拖车上可存储拖车上可存储 200 400 立方英尺立方英尺 可以外加存储罐和可以外加存储罐和 Kevlar 存储包存储包 输出电量输出电量 8080 600600 W W 用电持续时间用电持续时间以以 200200 立方英尺计，立方英尺计，500W500W 可运行可运行 2424 小时小时 26 目前我国国防一些机构和抗震救灾机构包括中国防灾安全中心已经开始与我们 进行了实质性的洽谈。 第二期是将我们的商业，企业，工厂，居住小区的离网太阳能风能氢能完全供 电系统在中国工业化和国产化，并且在中国推广。图 8 是我们的离网太阳能风能氢 能完全供电系统（风力发电机没有显示出）。 图图 8 人性化太阳能风能人性化太阳能风能-氢能无碳能源系统示意图氢能无碳能源系统示意图 我们从 2005 年起，就开始了我们的太阳能-氢能低碳能源系统的研发。2006 年在美国大纽约地区建立了第一家太阳能风能-氢能样板工程，2007 年彻底离网， 即离开电网独立完全自我供电。 这座 3000 平方英尺的建筑已经完全依靠太阳能来供电，不再需要电网供电， 即从 2007 起离网生存直到如今。我们电解水生产的氢气储存在 10 个气态高压储氢 罐，共可以储存 19，000 QBP 的氢，约相当于 40，000 加仑汽油。使用调节减压阀 就可以直接释放出氢气。在夏天和太阳光强烈时生产更多的电能，由电能产生更多 的氢气，储存更多的氢气。以便在阴雨天，晚上夜间使用，或在漫长的冬季使用。 27 2010 年二月，美国东北部经历了一次一百年来最大的雪灾，大纽约地区很多地区 都停电。我们的样板工程房没有受到雪灾的任何影响，整个建筑的电气包括供暖和 热水都正常运转。上图（图 8）是我们的太阳能风能-氢能无碳能源系统的示意图。 目前我们正在为江苏一家绿色生态园设计一套 5000 瓦的太阳能风能-氢能无碳 能源完全离网供电系统；为山东的一家工厂设计一套 10,000 瓦（一兆瓦）的太阳 能风能-氢能无碳能源完全离网供电系统。 我们的第三期主要是将我们的移动拖车式太阳能-氢能离网供电和海水以及苦 咸水淡化系统以及我们的商业，企业，工厂，居住小区的离网太阳能风能氢能完全