加氢站相关介绍与技术转型

加氢站的技术转型中国石油大学(北京)ChinaUniversityofPetroleum,Beijing(CUPB)内容概要1.研究背景2.研究内容3.应用前景21研究背景RESEARCHBACKGROUNDSPPT模板下载：行业PPT模板：节日PPT模板：素材下载：背景图片：图表下载：优秀PPT下载：教程：教程：教程：资料下载：课件下载：范文下载：试卷下载：教案下载：论坛：世界能源消耗分布图①石油，天然气资源即将罄尽②碳使用受限：碳排放，温室效应③核能：安全性和抗灾能力难以预计④生物质能：争夺经济作物等空间条件⑤太阳能，风能和潮汐能：地域限制，成本限制35%23%19%8%11%3%1%石油煤天然气核能生物质氢能太阳能，风能1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS氢能的研究现状——制氢工艺①矿物燃料制氢：CH4+2H2O→CO2+4H2；C+2H2O→CO2+2H2；原料有限，有排放②电解水制氢：压滤式复极结构电解槽；单极箱式电解槽；耗能③甲烷催化热分解制氢：制得高纯氢，碳，排放少1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS氢能的研究现状——燃料电池汽车以丰田公司为例，2008版FCHV-Adv在实际测试中，实现了在－37℃顺利启动，一次加氢行驶里程达到了830km，单位里程耗氢量0.7kg/（100km），相当于汽油3L/（100km）。图2丰田FCHV-Adv渲染图1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS氢能的研究现状——各国普及概况图3截止到2015年各国加氢站数量柱状图美国：全美的每年产出5×107m3氢气建成的氢气管道超过3000公里，现有氢燃料电池公共汽车130多辆以及约200座加氢站(2010年数据)。日本：预计到2025年，在全日本建成800座加氢站。中国：北京加氢站、上海安亭加氢站以及郑州加氢站。主要是为研发的燃料电池实验车辆、城市燃料电池公共示范汽车提供加注服务，用户种类及数量较少，暂未实现全商业化运营。1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS加氢站的基本介绍图4日本爱知加氢站该加氢站位于爱知县内，是一个离站制氢型（off-site）的加氢站。氢燃料是在新日本製鐵名古屋製鐵所中通过纯化焦炉煤气（Cokeovengas）获得的副产品氢气，通过罐装车运输到该加氢站供车辆加氢。1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS加氢站的基本介绍图5日本爱知加氢站示意图图6日本爱知加氢站工作示意图1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS加氢站的基本介绍爱知加氢站是混合式氢站。一方面它的大部分氢能来自在站内重整城市煤气制备的氢燃料，另一方面混合和利用离站运输来的副产品氢，成为日本国内首家混合式氢站。通过双重氢能来源，保证了氢能供应的高度可靠性。另外，由于使用辅助的离站氢能，使站内重整城市煤气制备氢能的生产设备得以高效运转。1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS安亭加氢站技术图7上海安亭加氢站上海世博会专用燃料电池加氢站考虑到站外制氢加氢站结构配置相对简单，而且成本相对比较低，建造时间比较短等优点，故采用站外制氢(off-site)加氢站类型。采用的氢源路线是利用上海焦化厂工业副产氢气。1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS安亭加氢站技术—流程工艺图8上海安亭加氢站流程工艺图利用上海焦化厂工业副产氢气，经过提纯后以高压氢气形式用管束车运输到加氢站内，经卸气柱卸气进入压缩机，经压缩机增压后，分别储存在高、中、低三级储气瓶组。加氢时，加气机按照低、中、高压力顺序取气。氢气也可直接从管束车中，或从储氢罐中，或直接由压缩机对汽车进行加注。1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS我国加氢站技术——设施配置储氢系统安防监控系统增压系统卸气系统放散系统氮气系统加氢系统1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS通过各泊位内的卸气柱，将氢气从管束内卸载，并输送至氢气增压系统和加氢机。当管束拖车上管束内压力与固定储气瓶内压力平衡，压缩机启动，继续将管束拖车储氢瓶中的氢气卸载到固定储氢瓶组中。当管束内的氢气压力降至设定压力时(如6MPa)，该管束停止卸气，并离开加氢站前往气源处加气。设施配置——卸气系统1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS设施配置——增压系统在加氢过程中，当高中低压储气瓶组系统中任意一个储氢瓶压力低于380kg时，压缩机启动，对储气瓶组内的氢气进行增压，增压钢瓶顺序为高压储气瓶组→中压储气瓶组→低压储气瓶组。此外，为便于紧急情况下对加氢站停车，在压缩系统前设置有紧急切断阀。一旦出现紧急情况，通过紧急切断阀关闭系统。图9安亭加氢站增压流程工艺图1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS设施配置——储氢系统(1)移动式储气——DOT储气瓶组×2每车实际可用储氢量为250kg，故站内移动储氢能力约为500kg。(2)固定式储气——ASME储气瓶组：分为低中高三级容量，低中高容量比例应按2׃2׃1考虑，采用15个ASME瓶，按低中高容量的分配数量为6׃6׃3。图10安亭加氢站储氢流程工艺图1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS设施配置——加氢系统主要包括高压管路、阀门、加气枪、过滤器、节流保护、用户显示面板、计量、温度补偿、控制系统及应急管路系统等。加气枪上安装压力传感器、温度传感器、过压保护、软管拉断裂保护及优先顺序加气控制系统等功能。图11安亭加氢站加氢流程工艺图1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS设施配置——氮气系统与放散系统氮气系统——加氢站配置有氮气瓶组，作为气控系统气源和加氢站管路、设备的吹扫气体。放散系统——卸气柱、压缩机、固定式储气瓶和加氢机的放散均接至总管集中放散，不得就地放散。长管拖车自带就地放散装置，不属于本项目范畴。氮气无毒非燃，可在设备侧直接放散。1研究背景RESEARCHBACKGROUNDS设施配置——安防监控系统图12安亭加氢站安防监控系统分布示意图图13加氢站站控系统示意图2研究内容RESEARCHMETHODS2研究内容RESEARCHBACKGROUNDS2研究内容RESEARCHBACKGROUNDS2研究内容RESEARCHBACKGROUNDS权利要求书：1.一种新式加油站设计方法，改进了现有加油站布局，其特征在于：站内保留现有储油以及加油设施，但是同时加入天然气储气及天然气燃料加注系统，以及天然气重整产生氢气装置和氢气发电装置。这种加油站设计方法保留了现有加油站的基础设施，只需要简单扩建即可满足各种车辆的加注需求。同时，可以根据不同动力类型汽车的市场占有率进行不同动力加油设施的增减，能够在近50年中满足社会中对于汽车动力提供的需求。2.一种根据权利要求1所述的加油站设计方法中保留的现有加油站设施的方法，其特征在于不更改现有加油站中的储油罐的位置，汽油加注器的位置以及办公区的位置。只需要对加油站的占地面积进行扩建即可。3.一种根据权利要求1所述的加油站设计方法中建造天然气储气以及天然气燃料加注系统方法，其特征在于：在现有加油站中地面上加入一个天然气储存的气罐，同时建立部分天然气加注装置。加注装置包括智能计数部分、在地面铺设的可供天然气运输的管路、不同压力等级的加注枪。4.一种根据权利要求1所述的加油站设计方法中天然气重整装置，其特征在于:可以讲天然气利用催化剂高效的转化为纯度较高的氢气，并控制产生的一氧化碳杂质气体的百分比含量以便后续氢气的燃烧发电。5.一种根据权利要求1所述的加油站设计方法中的氢气发电装置以及权利要求4中的氢气，其特征在于：利用权利要求4中生产的氢气和另外准备的氧气储气罐通过质子膜燃料电池进行燃烧的方式产生电能，所产生的电可以为作为电动车充电桩所需电能，同时也可以为整个办公区提供电能或者是备用电能。6.一种根据权利要求5所述的加油站设计方法中涉及的质子膜燃料电池，其特征在于：是由足够多的燃料电池单电池组成的电池堆。单电池包括膜电极、电极层、气体扩散层、空气流道等。3应用前景ProspectsofApplication3应用前景RESEARCHBACKGROUNDS图15全球加氢站数量预估（单位：座）图14世界主要国家加氢站示例3应用前景RESEARCHBACKGROUNDS图16中国对燃料电池汽车产业发展路径的规划总结目前我国的新能源汽车产业发展规划，有着以纯电动汽车和插电式混合动力汽车为主，氢能源汽车为辅的趋势。结合目前情况来看，我国加氢站的建设将在2030年后开始进入快速发展期。我国加氢站建设适合按照点线面的思路循序渐进来发展，考虑与加油站或天然气加气站合建以减少重复投资、节约用地，并且优先发展城市交通公共客车氢能源以其环保、优化能源结构等优势，会促使加氢站成为未来的主要能源供应方式之一。因此，我们应该提倡使用氢气燃料汽车以及利用天然气作为动力的汽车。为了更好的提倡该类汽车的使用以及便捷车主补充燃料，我们设计了该种加油站改建方式。该种方式改建加油站可以减少我们拆除加油站的费用，以及加油站利用率不高的问题，是一种过渡的方式：从化石能源汽车转化为氢能汽车。27——THANKYOU！——