制储运加氢站网络与燃料电池构成循环储能全产业链.doc

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1、制储运加氢站网络与燃料电池构成循环储能全产业链摘要：文章从能源的发展规律中找到了氢能源必将替代石油能源，从能源与汽车的结合点中找到了加氢站需要替代加油站这一关键环节，发明了多储氢瓶交替循环加氢站技术，与再生能源制氢和燃料电池汽车对接构成循环储能，留住了再生能源，解决了其间歇性问题。具有整合各种原料制氢、输送电网、电解水制氢机、压缩机、燃料电池汽车等资源在世界各地的复制性，达到了与石油能源终端加油站相同的工艺流程，证明加氢技术的可行性；重点做了储氢瓶拖车、加氢机两种终端设备，采用石油公司成功秘诀“终端为王”的思想理念，与银行合作，可以“独占”氢能源和燃料电池汽车终端上万亿的市场份额，在各城市周围

2、安装6种设备就可以销售氢能源和代理销售燃料电池汽车，解决了制氢、储氢、运氢、加氢等一系列难题；接着加入“联盟”组织，公布技术路线，避免大家重复研发，依靠国家级平台，与标委会对接，开展“氢城氢国”运动，当我国每一个城市都复制成功后，中国就可率先进入“氢能社会”。1技术创新适应能源发展规律化石能源碳氢比的变化为：煤（11）石油（12）天然气（14）H2，脱碳不断加速，含氢越来越高，直到纯氢，我们知道这已成为能源发展的自然规律和趋势。毋庸置疑，投资氢能源一定是正确的投资方向，如找到最佳切入点投资，一定能得到高额回报。为迎接21世纪终极能源的到来，我们研发制储运加氢站网络技术路线。其中：制，就是制氢工

3、厂，产品分别是压缩H2和液化H2，是氢能源产业的上游；储运，就是压缩H2（液态氢），用储氢瓶（低温储罐）存储，用储氢瓶（低温储罐）拖车运输；加氢站，就是储氢瓶（低温储罐）拖车向加氢站提供气源，经加氢站上的加氢机（计量），对燃料电池汽车上的储氢瓶加满H2；加氢站网络，就是一个制氢工厂（母站）对应供几个加氢站（子站）的气源，或几个制氢工厂对应供更多加氢站的气源所形成的加氢站网络，是氢能源产业的下游终端。制储运加氢站网络与燃料电池储氢瓶构成快速循环储能全产业链1，把能源和汽车两大产业终端连接起来，可以从化石能源制氢过渡到再生能源电解水制氢，实现从化石能源向非资源型能源的转型升级。其本质就是在人们身边

4、周围不远处（如：每个城市周围），就可以完成生产能源、储运能源、销售能源、消耗能源的一种技术方案，借助燃料电池上的储氢瓶储能与耗能，实现全产业链循环储能一直能“快速”循环下去。解决问题的关键点在于加氢站的加氢速度和加氢量，达到加油站的“快速”、“简单”“服务车辆多”的要求。让制氢、储氢、运氢、加氢、耗氢之间每一个环节相互循环与匹配，适应氢能源与燃料电池汽车两大产业快速增长的需求。其结果是：解决了制氢、储存、运输、加氢及再生能源间歇性等一系列难题。同时给光伏、风电、核能、水电产业带来了巨大商机。随着各国禁止燃油汽车上路时间表的推出，氢能源替代石油能源的速度愈来愈快，未来的加氢站将替代全球数以百万个

5、加油站，市场规模上万亿，谁有这项专利技术，与资金结合推广开来，谁就“独占”氢能制储运加氢站网络与燃料电池构成循环储能全产业链源和燃料电池汽车（含分布式能源）全产业链终端市场。2能源与汽车两大产业的结合点（1）石油与燃油汽车的结合点是石油产业下游终端的加油站网络，对燃油汽车上的油箱加满油。（2）天然气与天然气汽车的结合点是天然气产业下游终端的加气站网络2，对天然气汽车上的储气瓶（分别是CNG和LNG储气瓶）加满天然气3。燃料电池由“发电”和“储能”两部分组成，燃料电池储能装置就是储氢瓶，如同燃油汽车和天然气汽车上的油箱和储气瓶一样储存能源。燃料电池设备固定在某一地方为人们提供电源，即分布式能源，

6、加氢站终端网络应该是移动的，制储运加氢站网络与燃料电池储氢瓶构成了清洁能源供应系统，属于能源领域。当燃料电池安装在汽车上就是燃料电池汽车，也还可以是移动的分布式能源，但燃料电池汽车属于汽车领域，与其配套的加氢站终端可以是移动的也可以是固定的4。（3）氢能源与燃料电池汽车的结合点是氢能源下游终端的加氢站网络，对燃料电池汽车上储氢瓶（现在是压缩氢储氢瓶、未来是液态氢储氢瓶）加满H2。（4）可以看出能源与汽车的结合点是加油站、加气站、加氢站，也就是连接能源与汽车全产业链的关键环节，加氢站技术上“一点突破”，会使氢能源与燃料电池汽车两大产业“全面开花”。3现有的天然气加气站工艺流程3.1管道天然气加气

7、母站管网中的天然气计量脱水去硫化物缓冲罐压缩机加压对20MPa气瓶拖车充气。3.2母站对应的子站20MPa气瓶拖车卸气加压站内气瓶组加气机对CNG汽车加气。3.3天然气管网上的常规加气站管网中的天然气计量脱水去硫化物缓冲罐压缩机加压站内气瓶组加气机对CNG汽车加气。4两种加氢站技术简介4.1站内制氢供氢加氢站技术来源于天然气管网常规加气站原理，即加氢站内有制氢设备（如天然气重整制氢）产生H2（相当于天然气管道输送来的气源）和加气站设备的组合。4.1.1工艺流程产生H2的原料（天然气）站内制氢设备产生的H2经压缩机加压到站内储气瓶组加氢机对氢燃料电池汽车加H2。北京2008奥运会的加氢站，属于站

8、内制氢供氢加氢站类型，占地4000m2，制氢原料是管网内的天然气，站内制氢技术要求比较高，制氢和加氢两种设备组合占地面积大。4.2外供氢加氢站技术来源于天然气母站和子站原理，即从外面制氢工厂（相当于天然气母站提供气源），经加氢站（子站）二次加压完成对外加气。4.2.1工艺流程从外面制氢工厂运来的H2卸气压缩设备二次加压到站内储气瓶组加氢机对氢燃料电池汽车加H2。上海安亭加氢站，属于外供氢加氢站，用储氢瓶拖车运来的H2，在加氢站需要二次加压，压缩设备和站内储气瓶组占地面积较大，技术操作要求比较高。5两种加氢站技术难以大规模复制我国最早在北京、上海各建了一个加氢站，为我们做出了榜样，提供了宝贵的经

9、验和技术路线，需要我们承前启后、发扬光大。纵观世界各国加氢站建设速度也很慢，每年数量上也就是几个或几十个地递增，全球加氢站总数到发稿为止也才248个（含中国10个）。与氢燃料电池汽车配套的加氢站基础设施建设严重滞后，制约了氢燃料电池汽车的发展，这也是是一个世界性难题。现在的两种加氢站技术，和加油站相比所涉及的设备多、操作复杂，工艺步骤和规格不统一。需要创新研发出下一代多储氢瓶交替循环加氢站技术，实现可以标准化大规模复制的要求。6独创的多储氢瓶交替循环加氢站技术5笔者从事LNG液化工厂、CNG加气站和LNG加气站研发工作多年，深知未来氢能源终端产品也一定是压缩氢和液态氢两种产品，在外供氢加氢站技

10、术基础上，引入加油站技术路线，把二者相结合再次创新，开发出多储氢瓶交替循环加氢站技术，即“多气瓶交替循环”加气技术，技术原理通过了实际操作验证。其结论是：当大储气瓶的气体压力大于小储气瓶额定工作压力5MPa以上时，用25MPa储气瓶拖车上“大”的“多气瓶”，用气体之间的压力差“交替循环”，对小气瓶充满额定工作压力为20MPa是可行的见下图。多储氢瓶交替循环加氢站技术是由储氢瓶拖车（车上储氢瓶分成多个气瓶）和加氢机两种设备组成。储氢瓶拖车在加氢站和制氢厂之间循环运输与供气6，就如同油罐运油车在炼油工厂（油库）和加油站之间循环运输与供油，依靠储氢瓶（拖车上的）内的压缩H2自身压力，通过加氢机计量智

11、能化，无需任何外部设备，独自完成对燃料电池汽车上“小”的储氢瓶，加满额定工作压力的H2，就可以不再需要任何动力设备做功，对其进行二次加压，节省了设备投入和工艺步骤。多储氢瓶交替循环加氢站技术来源于外供氢加氢站和加油站的技术，最终超越加油站的技术效果，没有了类似加油站的油泵、地下油罐设备和油泵做功卸车、加油等工艺步骤。只有类似加油站的油罐运油车和加油机，即储氢瓶拖车和加氢机。多储氢瓶交替循环加氢站技术，用87.5MPa左右的储氢瓶（国内已能生产，其容积越大加气效果越好，我们融资就是把它做到极致，成为我们的核心产品）拖车，在制氢厂和加氢站之间往返运输，为加氢站提供气源，可以分别加满储氢瓶额定工作压

12、力是30MPa、70MPa的燃料电池汽车。储存、运输、加H2三个工艺步骤都采用87.5MPa左右的储氢瓶拖车，对氢能源下游终端设备进行了统一，即储运加氢站网络终端设备，就是两种可以标准化规模化生产的设备：储氢瓶拖车和加氢机（其技术原理在我们手中，实验非常完美，90MPa电磁阀国际顶级厂家能生产，融资做没有风险，也是我们的核心产品）。多储氢瓶交替循环加氢站技术，国家专利局全球检索，属中国首创，授予国家发明专利权，可以对应几十台加氢机同时对外加气，解决了加氢速度和加氢量的问题。加氢站服务燃料电池汽车的数量超过加油站服务燃油车的数量，达到了“快速”的要求；对燃料电池汽车上的储氢瓶加满H2，其实质就是

13、快速储存H2，即储能7。7多储氢瓶交替循环加氢站技术符合石油公司“终端为王”的成功理念石油公司成功的做法是：把复杂的炼油过程即生产柴油、汽油工厂都放在上游，产品通过运输至下游。下游终端加油站设备与操作非常简单，人们复制起来非常容易，加油站可以遍地开花，燃油车加油非常方便，石油公司通过终端加油站设备占领了柴油、汽油终端市场。任何企业购买终端设备都可以建加油站，复制推广起来非常容易。7.1加油站工艺流程油罐运油车到站经泵卸车至站内油罐中站地下油罐泵（提供动力）加油机燃油汽车；油罐运油车在加油站要呆上一段时间，油罐运油车上的油罐内燃油经泵卸车后，油罐运油车才能离开。加油站是把大油罐中的燃油通过油泵做

14、功，对燃油汽车上的小油箱加满燃油。加油站终端设备有：油罐运油车、地下油罐、油泵（提供动力）、加油机4种设备。加油站属于一次性投资，以后每年都有利润，盈利愈来愈高，终生经营。这就是“终端为王”的成功秘诀，除非将来有其它新能源替代它，这就是我们要学习它如何成功的目的。7.2加氢站工艺流程储氢瓶拖车加氢机燃料电池汽车；储氢瓶拖车到站，拖车头卸下装满H2的储氢瓶挂车，快速接头连接，拉着“空的”储氢瓶挂车就走。没有了动力设备，操作比加油站更容易。加氢站是把大储氢瓶中的H2，无动力智能化快速对燃料电池汽车上的储氢瓶加满H2。加氢站终端两种设备有：储氢瓶拖车、加氢机。氢能源的下游终端和石油能源下游终端相比，

15、少了两种设备。我们的多储氢瓶交替循环加氢站技术，做到了比加油站更简单、更安全、更方便、更高效，占地面积更小，才能在未来替代加油站，占据加油站巨大的市场规模；终端设备越少越简单，越简单越容易标准化，只有两种设备，有利于标准化大规模生产，做到极致。8多储氢瓶交替循环加氢站技术整合资源能力强同时具备很强的复制性不管是何种资源何种方式制氢，都能与多储氢瓶交替循环加氢站技术衔接成储运加氢站网络，终端是一样的，如同石油能源终端加油站一样。将来全球各地的加氢站到处都是和加油站一样的工艺流程，人们容易接受这样的加氢站，能推广开来。8.1对接化石能源目前，国家能源投资集团，其煤化工板块年产超过400万tH2，已具备能供应4000万辆燃料电池乘用车的制氢能力，世界排名第一，作为国家进入“氢能社会”的主力军，牵头成立了中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟，“振臂一呼，应者云集”，为国家氢能源发展战略布局做了一件大事。国家大集团有实力采用终端产品是压缩氢和液态氢两种生产方式，采用多储氢瓶交替循环加氢站技术建立氢能供应链8，适合各种远近距离运输，可以辐射全国各地，其工艺流程是：（1）煤炭制氢储氢瓶拖车