【《氢气管道一体化相关内容分析案例》5400字】

氢气管道一体化相关内容分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u19080氢气管道一体化相关内容分析案例 1232931.1加氢站 1184651.1.1加氢站建成规模 2102661.1.2加氢站设计原则 2187381.1.3加氢站的加氢工艺 2156951.1.4消防和安全设施 4193231.1.5加氢站设计特点分析 420319燃料电池汽车 4119481.2.1氢燃料技术应用主要障碍 5115951.2.2氢燃料电池汽车发展情况 59081.2.3推广氢燃料电池汽车 6213431.2.4氢燃料电池汽车总结 9208171.3培育氢能相关企业 981091.3.1氢能源产业发展基础 9273101.3.2氢能源发展机遇 10315811.3.3茂名市的氢能源产业不足之处 10308221.3.4培育氢能源相关企业的建议 101.1加氢站输氢管道项目的发展离不开其配套设施——加氢站。加氢站作为氢燃料电池汽车的充装氢燃料的专门场所，同时是保障氢燃料电池汽车运营的必要基础设施，氢燃料电池汽车可以商业化发展的前提条件之一就是建成加氢站。加氢站通常分为站外制氢和站内制氢两种类型。在终点的高新区建设七座加氢站，本设计的加氢站是站外制氢，加氢站加氢的流程如下：1.1.1加氢站建成规模在2019年起我国加氢站建设驶入快车道。据2020年底统计，我国加氢站累计已建成128座，截至2021年7月，已有116座建成的加氢站投运。其中，国内加氢站建设的先行城市是上海市。表6-12018-2020加氢站统计地区201820192020中国369456612全球28671281.1.2加氢站设计原则1、严格执行国家有关分针政策，统一技术要求，应安全可靠、技术先进、节能环保、经济合理；2、加氢站的设计、施工、建造应符合《加氢站技术规范》GB50516-2010(2021修订版)；3、加氢站应结合供氢方式进行设计；4、需结合国内外加氢站建设、运营的经验以及技术。1.1.3加氢站的加氢工艺根据氢的形态可分为气态加氢工艺和液态加氢工艺。本设计用气态加氢工艺。（1）高压气态氢按气态氢的压力等级，可分为35MPa和70MPa两类。因技术和安全因素，国内外主要发展35MPa加氢站，占比高达90%。故本设计加氢站以35MPa高压气态氢气作为工艺设计对象。由于采用管道输送氢气到加氢站，则氢气的计量宜采用质量流量计计量。（2）工艺装备气态加氢站的核心工艺装备有缓冲罐、压缩机、加氢机和储氢容器。氢气管道输送氢气时，应按进站压力、氢气储存选用氢气压缩机和储氢容器。氢气缓冲罐主要用于氢气从管道输运来加氢站中缓冲系统的压力波动，使供应氢气更加平稳。压缩机说将经过缓冲罐H2压缩，储存到储氢容器里。常用的氢气压缩机有金属隔膜、液驱活塞式压缩机。至今，国内的加氢站多选取技术成熟的金属隔膜压缩机，液驱活塞式压缩机则适应频繁启停的场景。本加氢站设计选取金属隔膜式压缩机。表6-2氢气压缩机对比类型金属隔膜压缩机液驱活塞压缩机优势密封难度较小，氢气品质高结构简单、可频繁启停劣势结构复杂，维护成本高，膜片寿命短密封难度较大，氢气品质受影响使用情况应用广泛应用较为广泛典型企业北京天高、中鼎恒盛Hofer加氢站内储氢设施是固定储氢装置，宜选用固定式储氢压力容器。固定式储氢压力容器需配备操作参数记录装置。加氢站内的H2储存系统的工作压力需根据车载氢瓶的充氢压力来确定。本设计的车载充氢压力35MPa。根据《加氢站技术规范》，车载充氢压力为35MPa时，加氢站H2储存系统的工作压力不宜大于45MPa，故本设计取储氢容器的设计压力为45MPa。加氢机是为燃料电池汽车提供H2加注服务，具有充装、计量和控制等功能。H2加氢机的数量应根据所需加氢的氢燃料电池汽车数量、每辆汽车所需加注H2量等因素确定。表6-3加氢机的压力等级加氢机工作压力等级（HSL）额定工作压力（NWP）（MPa）最大工作压力（MPa）最大允许工作压力（MPa）H353543.848.1H5050622.568.8（3）工艺流程制取的氢气通过长输管道输送到各加氢站内，气源压力为3.5MPa。先经过缓冲罐缓冲系统的压力波动，使压力平稳，再经过金属隔膜式压缩机增压至储氢容器存储，最后通过管道输送至加氢机把氢气加注在燃料电池车辆上。1.1.4消防和安全设施（1）消防设施按照《加氢站技术规范》GB50516-2010新建的加氢站应设置消火栓消防给水系统，并符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2014和《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014的有关规定进行设计。加氢站灭火器材应符合下列规定：表6-4灭火器数量规定设备灭火器种类灭火器数量2台加氢机（不足2台按两台取值）手提式干粉灭火器2台4kg每50㎡氢气压缩机间2台4kg（2）安全设施加氢站氢气进气总管上应设紧急切断阀，原因是一旦发生火灾或其他事故，首先切断加氢站进站的气源，避免事故的蔓延和扩大。紧急切断阀应设置在发生事故时便于切断气源的位置。储氢容器组与加氢抢之间，也应设置紧急切断阀。加氢站的氢气系统和设备，在试运转、开车、停车及修检，均应设置氮气吹扫装置，并且全部氮气吹扫口前应配置切断阀、止回阀。1.1.5加氢站设计特点分析工程设计的加氢站，主要结合国内建设的加氢站及茂名市的实际情况来建设的。有着安全可靠、技术先进、节能环保、经济合理等优势。本加氢站以气态加氢工艺工作的，日加氢量相对较大。站内各设备均采取国内外先进技术，并且消防设施齐全，安全设施也皆到位。总体来说，这七座加氢站算得上省内一流水平。燃料电池汽车氢能终端应用环节之一就是氢燃料电池汽车的行驶。氢燃料电池汽车是以氢为主要能量作为动力移动的汽车，它的原理是把氢气输入燃料电池中，质子交换膜阻隔氢原子的电子，通过外电路从负极传导到正极，形成电能驱动电动机，质子通过质子交换膜与氧生成水雾排出。可以看出氢燃料电池汽车绿色环保、效率高。本设计欲投入运营一条燃料电池汽车公交路线，并且推广42辆燃料电池公交车、100辆燃料电池公共机构用车和100辆燃料电池载货车。1.2.1氢燃料技术应用主要障碍当前，氢电池技术应用的主要障碍如下：（1）制取氢燃料的成本和排放高；（2）氢气输送体系尚不完善；（3）储氢技术有待突破；（4）经济性较差；（5）政策风险。1.2.2氢燃料电池汽车发展情况我国当前氢燃料电池汽车应用较少，伴随着技术发展，氢燃料电池汽车有强大的市场需求。国内部分车企业在氢燃料电池商用车方面已经进入量产阶段，在“十四五”国家相关政策和行业的推动下，我国氢燃料电池汽车2021-2025年将步入区域成熟阶段，2026-2030年将步入爆发式增长阶段。我国氢燃料电池汽车产品路线图如下表表7-1氢燃料电池汽车产品路线图序号项目2015年2020年20301总体目标少量商用车示范应用在特定地区的公共服务用车领域小规模示范应用，5000辆规模在私人乘用车、大型商用车领域实现大规模商业化推广，百万辆规模2电池效率，%5560653冷启动温度/℃-20-30-404材料成本4000100001505乘用车额定功率/kw3570120寿命/h300050008000耐久性/万km2030体积比功率/（kw/L）2.03.04.0质量比功率/（kw/kg）1.52.03.0成本/万元≤50≤30≤186氢气供应副产、工业制氢分布式、副产制氢可再生能源分布制氢7氢气储运高压气态高压气态、地温液态常压高密度有机液体近年来，随着氢燃料电池核心材料、关键零部件国产化率逐年提高，带动了氢燃料电池产业链成本速降，以及国家相关政策的补贴，对购置成本起到重要补充作用，氢燃料电池汽车市场增长特征明显。1.2.3推广氢燃料电池汽车（1）氢燃料电池公交车本工程设计需要推广42辆氢燃料电池公交车，推广公交车的前提是须有对应的燃料电池汽车公交线。依据《茂名市城市公交交通发展规划（2018-2035）》内容发现：茂名市发展氢能源公交车将按照“公交先行、示范引领、市场运作、稳步推广”的原则，前期可以在与主要客流流向的路线设置一条长度大致15km的氢燃料公交路线，推广14辆氢燃料电池公交车，后期根据具体情况推广其余28辆氢燃料公交车及再规划出一条或者两条氢燃料电池公交车路线。氢能源公交采用氢气跟电池结合的方式，突破传统纯电动公交车受到充电的限制，使公交运营增加一种选择方案，提升公交运营效率。氢燃料电池公交车与纯电动公交车的主要不同点是氢燃料电池公交车是通过氢气转换成电能储存至电池，再利用电能驱动车辆。传统纯电动公交车的充电时间宜小时为计算单位，而氢燃料电池公交车加氢时间仅以分钟为计算单位，续航里程也相对更长。意味着节省了车辆补给的时间成本，续航里程也更好。图6-1氢燃料电池公交车示范图（2）氢燃料电池公共机构车本工程设计要推广100辆氢燃料电池公共机构车，包括环卫车、旅游观光车、校园车等，以2021-2030年年为期限，按前期2021-2035和后期2026-2030进行推广。工信部发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》（2021年第8批），本批次燃料电池环卫车包括自卸式垃圾车、护栏式清洗、洗扫车、晒水车、压缩式垃圾车、餐厨垃圾车、多功能的抑尘车等环卫车型。氢燃料电池汽车数量多，种类齐全，环卫处各类细分市场几环覆盖。环卫车是公共机构应用的车型，当前疫情长期防控及能源供应与经济发展之需求，氢燃料电池环卫车的未来市场发展空间很大。本工程设计欲推广60辆氢燃料电池环卫车。图6-2氢燃料电池环卫车示范图氢燃料电池汽车早期比较合适的应用场景就是作为场地内的观光车使用，零排放、零污染，特别适合对环保要求比较高的自然景区。氢燃料电池观光车对比纯电动观光车，优势是加注时间短、续航里程长、动力充足及爬坡能力强。本工程设计欲推广20辆氢燃料电池观光车。图6-3氢燃料电池观光车示范图由于我国目前使用氢能源电池校车的情况很少，市场上投资氢燃料电池校车建造也少之又少。针对此情况，本工程设计前期先观望、参考氢燃料电池校车的使用情况、后期再逐渐推广20辆氢燃料电池校车。（3）氢燃料电池载货车载货车是交通运输领域重要部分之一，2017年7月中国重汽集团有限公司推出国内首辆氢燃料电池载货车，用于港口物料运输。氢燃料载货车作为重要的生产资料，用户关心的是车辆的全生命周期成本、耐久性、续驰里程等重要指标，只要这几方面取得突破，氢燃料电池载货车才会引起终端用户关注。氢燃料电池载货车的推广初期仍以“氢电混合”为主，可以借助锂电池系统的制动能量回收与快速响应的优点，提升氢燃料电池载货车续航里程与驾乘体验。本工程设计推广100辆氢燃料载货车在未来5-10年内实现使用，可以逐步减少传统燃油载货车使用。图7-3氢燃料电池载货车示范图1.2.4氢燃料电池汽车总结当前，锂电池起步早、商业化程度高，纯电动汽车成本低，充利用现有的电网系统进行充电，促使成本更低，故现阶段我国汽车行业上纯电动汽车是主流。氢燃料电池汽车的发展需要制氢技术对应的成本和排放下降、运输氢气体系加以完善、以及国家政策进一步的支持等。只有技术不断进步，电池效率和使用寿命提升，造价降低，基础设施完善，大规模的在技术上利用可再生资源，这样氢燃料电池汽车才能进一步推广。在长远的角度看，氢燃料电池汽车的关键技术终将实现质的突破，将从根本上改变当前以石油天然气为基础的交通能源格局。1.3培育氢能相关企业21世纪发展潜力最大的清洁能源——氢能源，在全球推进低碳背景下，极有可能会引发新一轮能源革命。本设计就茂名市氢能产业培育现状分析，并提出产业发展引导，并有序的培育5家以上的氢能相关产业。1.3.1氢能源产业发展基础（1）氢气资源充足茂名市滨海新区氢气资源主要依靠东华能源有限公司烷烃资源综合利用的产品，高纯度氢气，具备大规模利用的成本优势。目前，东华能源一期项目建成投产后，每年将产出8万吨的氢气，一部分用于船用燃料油提至升级，另一部分与茂名市一同发展氢能产业，将茂名建成知名的氢能源产地，实现茂名从“油城”向“氢城”的战略转变。茂名市富余的氢气可满足千辆级别的氢能交通用氢，满足茂名本地要求，还能辐射周边各地区。（2）氢气运输体系建成茂名市近期建设滨海新区博贺港到高新区化工园区之间长50km的氢气管道，年输量4万吨，大大降低了氢气运输的成本。氢气输送量大，有利于氢能源大规模商用化应用。（3）建设示范性加氢站在高新区化工园区规划建设7座加氢站，加氢站的建成是氢燃料电池技术大规模商用化的基本保障。近几年这7座加氢站会陆续的建设完成，届时氢气燃料电池汽车也会推广加速。（4）其他相关产业基础扎实一是茂名市有着强大的基础化工优势；二是茂名市有着成熟完善的危化品车辆信息管理体系，可以克服氢气在储运过程易燃、易爆、易泄露的风险。1.3.2氢能源发展机遇首先是国家政策的驱动和支持。全国很多地区出台了氢能相关规划，纷纷布局了氢能产业。在“碳达峰”“碳中和”的提出下，必将推动我国氢能产业全面加快。其次是市场前景广阔。根据中国氢联盟