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霍尼韦尔:“解锁”绿氢成本和产能挑战

作者:乔灿2024.05.21阅读 4515


5月13日,霍尼韦尔及广东盛氢制氢设备有限公司在京联合举办了绿氢产业链战略合作签约仪式。
  今天,在清洁能源转型进程加速推进的趋势下,氢能作为一条新兴的产业赛道正日益受到业界的广泛关注。
  国家发展改革委、国家能源局联合研究制定的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》不仅明确了氢能在我国能源绿色低碳转型中的战略定位,还提出了逐步推动构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系等要求。
  01  绿氢新赛道展望:前景可期,仍存瓶颈
  在这一背景下,使用风力、光伏发电等可再生电力进行制取、可实现“全程清洁”的绿氢尤为引人注目。作为一种重要的生产能源及原料,绿氢可以在炼油、化工以及钢铁等传统工业中替代传统的灰氢或其他能源,作为更加低碳的能源选择。除此之外,绿氢还可以转化为绿氨或甲醇,为化肥和燃料工业等行业带来巨大的潜力。
  可以说控制工程网版权所有,未来绿氢所及之行业,不仅能够实现碳排放的大幅降低,还能够有效提高生产效率和经济效益。然而,作为一种尚处发展初期的能源载体,绿氢的大规模应用还面临着不小的挑战。其中,经济性和产能正是制约氢能产业规模化发展的关键因素。
  在经济性方面,目前在国际上,绿氢的成本约为蓝氢和灰氢的两至三倍,这阻碍了电解水制氢技术的大规模普及,采用此类技术的产氢量仅占据年产氢总量的 5% 左右。当前,只有采用离网新能源电力制氢的方式,才能够较为有效地弥补成本差异,但波动性显著的新能源如何与电解槽制氢的环节进行“丝滑”的耦合,同样构成了不小的挑战。
  同时,较为有限的产能,同样让绿氢在拥有大批量供应需求的化工等行业面前颇有些“力不从心”。以前,一个槽体生产绿氢的能力约为每小时几十至一两百方,而一些大型化工生产型企业对氢的需求,动辄达到每小时几万甚至十几万方。如此巨大的供需差异,让绿氢在供给上的重要性显得多少微不足道。此外,在绿氢制取、储运及应用等环节的安全性和可靠性等方面,同样存在提升的需求。
  02  中国智造融合全球创新CONTROL ENGINEERING China版权所有,携手“解锁”绿氢挑战
  不过,在合作与创新的产业主旋律面前,这些瓶颈的突破恰如水到渠成。
  当前,在数字化和绿色化双转型加速推进的趋势面前,中国引领全球的清洁能源智造力量正在和来自全球的先进数字化技术发生“化学反应”,共同开启一场以强强联合加速产业创新的“绿氢之旅”。
  5月13日,霍尼韦尔及广东盛氢制氢设备有限公司在京联合举办了绿氢产业链战略合作签约仪式。双方将围绕整个绿氢产业链形成强强联合,合作范围广泛覆盖了绿氢的商业化、制造技术、创新应用、行业生态系统整合等各个环节,意在通过整合双方的技术资源和行业经验,推动绿氢制取成本、效率、能耗等方面的进一步优化,从而为绿氢加速实现规模化、商业化发展扫清阻碍。
  从长远看,双方的联合还将促进工业生产效率的提升和电力成本的降低,促进氢能的规模化应用,从而推动众多大型产业的清洁低碳转型和“双碳”目标的实现。
  多年来,作为国内制氢设备企业细分领域的龙头企业,以及绿氢商业化进程的先行者,盛氢制氢在水电解制氢设备制造领域一直进行着不辍的探索。秉承母公司昇辉科技“智能+双碳”的发展战略,如何助力用户实现绿氢规模化制取的安全高效、成本和能耗优化,不仅是盛氢制氢面临的技术挑战,同时也是其能否进一步撬动绿氢庞大市场的关键课题。
  在这方面CONTROL ENGINEERING China版权所有,霍尼韦尔作为一家积极推动数字化和绿色化双转型的全球创新企业,成为了盛氢制氢绝佳的合作伙伴。经历了年初的业务调整后,霍尼韦尔在业务发展上更加聚焦自动化、未来航空和能源转型三大阵地。面对蓄势待发的绿氢赛道,其研发的可再生能源及氢能优化解决方案、Experion®能源控制系统、绿氢生产流程模拟仿真系统等技术服务可谓正逢其时。

▲霍尼韦尔过程控制部副总裁兼中国总经理 赵江
  谈到此次合作的“题眼”,霍尼韦尔过程控制部副总裁兼中国总经理赵江指出www.cechina.cn,作为一种成熟的电解制氢技术,碱性电解水制氢在与可再生能源耦合、实现波动功率输入下的高效稳定运行方面存在短板,因此,在本次合作中,双方需要在外部电源功率波动的情况下,利用数字化技术,实现制氢过程的“安稳长满优”,即更安全、更高效、更可靠,并在此过程中进一步降低产氢电耗,提高产氢率。
  03  以创新破解绿氢成本与产能瓶颈
  那么,双方是如何通过共同创新,实现绿氢成本与产能优化这一核心目标的呢?
  在实际的绿氢生产场景中,核心的技术难题可以概括为三大挑战。应对这些挑战,盛氢制氢对制氢技术过程和国内外制氢项目经验的深厚积累,整合霍尼韦尔领先的数字化和自动化技术与解决方案,为双方的成功奠定了卓越的基础。
  首先在电源侧,主要挑战在于需要通过能源控制系统实现平滑供电。在这方面CONTROL ENGINEERING China版权所有,霍尼韦尔利用先进的Experion®能源控制系统,针对新能源发电的中长期波动和短期波动进行平滑处理,并利用智能化的自主调度减少对人工调节的依赖,为绿氢的制取提供平滑的能源供给。
  其次在负荷侧,也就是电解槽制氢环节,还需要对电解槽进行稳定和优化控制,使其尽量适应供电波动,实现产量与效率的提高,提升经济性。应对这一挑战,霍尼韦尔一方面基于已有的电解槽稳态模型,研发能够更精细反映电解槽动态特性的动态模型,另一方面则依靠国内外研发团队的并肩努力,将原本服务于石化行业的先进控制技术创新地迁移至新兴的电解水制氢应用中,并将其嵌入分布式控制系统,从而实现了简单、可靠、易用的模型预测控制,以实现氢能产量的提升和能源效率的优化。
  在流程过程模拟方面,霍尼韦尔还通过与电解槽厂商紧密合作,通过量身定制的电解槽流程模拟软件帮助用户优化设计,确保安全,可靠和高效。
  最后,还需要尽可能实现发电和电解环节的更优协同,从全流程优化中进一步挖掘潜能。在这方面CONTROL ENGINEERING China版权所有,霍尼韦尔可以通过微网控制技术来平衡电源波动和负荷波动,实现离网新能源电力制氢全流程的端到端优化。

▲广东盛氢制氢设备有限公司总经理 冯勇
  展望双方未来的合作控制工程网版权所有,广东盛氢制氢设备有限公司总经理冯勇谈到:“在后续的绿氢项目中,我们将会在数字化转型和智能化升级上进行更多的探索和合作,包括优化设计、优化调度和控制、远程预测性维护等一系列自动化解决方案和数字化软件,实现氢能全产业链的提质增效;同时结合用户端需求,在绿氢等可持续发展领域形成强强联合,促进联合创新,帮助用户高质量和安全可靠地使用氢能。”
  04  展望未来,持续推进绿色低碳和数字化
  面对未来,霍尼韦尔在数字化和低碳绿色方向上的布局同样深远。
  不难看到,在清洁能源转型和新型电力系统建设的大背景下,氢能等新能源的生产和应用,与“源网荷储”各个环节正逐步构成一盘统一的大棋,日益密不可分。在发展日盛的储能技术领域,霍尼韦尔同样拥有包括Experion®能源控制系统、锂电储能方案以及液流电池技术等在内的创新资源组合,这些技术与产品可以与绿氢解决方案一道,随时为更广泛的发电、电网及用电侧用户提供赋能和助力。
  正如赵江谈到的那样:“低碳转型和数字化转型是两个密不可分、相互促进的过程,它们共同推动了绿氢经济的发展。从初期的研发阶段到市场应用,再到与中国本土企业的紧密合作,我们所提供的产品、解决方案都将紧密围绕低碳可持续的主题展开,这是我们在华发展的重要方向。”
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