工信部：国家工业节能降碳技术应用指南与案例2024年版之十氢能制取及利用技术（28页）.pdf

1、1国家工业节能降碳技术应用指南与案例（2024 年版）之十：氢能制取及利用技术（一）大功率重卡车用燃料电池发电系统1.技术适用范围技术适用范围适用于重载物流长途运输车辆。2.技术原理及工艺技术原理及工艺采用氢燃料电池发动机替代柴油发动机，并使用工业副产氢气，全程无排放。采用低铂载量高性能膜电极，反应电压高，从根本上提高发电效率、降低生产成本。配合高功率电堆层叠组装和密封技术、系统控制和优化技术，提高发动机效率。发动机系统兼容热回收技术，低温时为车内供暖。技术原理如图 1 所示。图1 技术原理图3.技术功能特性技术功能特性及指标及指标（1）低铂载量高性能膜电极，工作电压 0.7 伏时，电流2密度

2、为 2 安/平方厘米；（2）优化电堆工艺和发动机控制策略，动态平均效率51%。4.应用案例应用案例（1）项目基本情况：技术提供单位为浙江锋源氢能科技有限公司，应用单位为安阳晶晖物流有限公司。改造前使用传统 49 吨燃料电池重卡承担运输任务，年运输里程为 330 万千米，主要耗能种类为柴油，平均百公里油耗约为 40 升。（2）主要技术改造内容：投放 63 台 49 吨氢能重卡，发动机额定功率 110 千瓦，替代原有柴油重卡从事运输任务。2022年6月实施节能改造，实施周期 2 个月。（3）节能降碳效果及投资回收期：改造完成后，平均百公里氢耗为 9.3 千克，单车减少二氧化碳排放约 1 千克/千米

3、，实现二氧化碳减排量 3300 吨/年。投资额为 9450 万元，投资回收期为 3 年。3（二）氢燃料分布式发电系统1.技术适用范围技术适用范围适用于氢储能发电系统。2.技术原理及工艺技术原理及工艺开发燃料电池分布式发电系统，以氢气作为原料与空气中的氧气发生电化学反应发电。燃料电池系统产生的直流电经逆变器并升压后，接入 10 kV 交流电网线。副产水蒸气由洁净水收集装置收集，通过冷凝器回收热能，获取常温液态水，全运行周期清洁无污染。设计自动调节控制系统，可实现故障电堆系统在降容条件下持续运行。工艺路线如图 2 所示。图2 工艺路线图3.技术功能特性技术功能特性及指标及指标（1）多电堆控制燃料电

4、池，发电系统抗干扰能力强，并网电压波动范围1%；（2）故障电堆系统在降容条件下持续运行，电堆转化效率60%。44.应用案例应用案例（1）项目基本情况：技术提供单位为爱德曼氢能源装备有限公司，应用单位为浙江嘉化能源化工股份有限公司。改造前生产过程中产生的大量工业副产氢气直接排放，未得到有效利用，副产氢气约 1 万吨/年。（2）主要技术改造内容：安装 1 兆瓦氢燃料分布式发电系统，配套工业副产氢气提纯装置和逆变器。2022 年 7 月实施节能改造，实施周期 2个月。（3）节能降碳效果及投资回收期：改造完成后，系统发电量 400 万千瓦时/年，实现节能量1240 吨标准煤/年，二氧化碳减排量 329

5、8 吨/年。投资额为800 万元，投资回收期为 5 年。5（三）加氢站成套装备1.技术适用范围技术适用范围适用于加氢站和制加氢一体站建设及改造。2.技术原理及工艺技术原理及工艺采用加氢站成套装备，将不同来源的氢气通过压缩机增压储存至储氢瓶组，再由加氢机采用分级加注模式为氢燃料电池汽车加注氢气。自主开发液驱式氢气压缩机、隔膜式压缩机等关键增压设备，开展站控系统标准化设计。建立整站能量流动控制策略，智能控制加注过程，智能调整压缩机启停、储氢瓶组充装，实现加氢站全流程高效节能运行。标准加氢站工艺流程如图 3 所示。图3 标准加氢站工艺流程图3.技术功能特性技术功能特性及指标及指标（1）匹配 35 兆

6、帕加氢压力，单枪加注平均流量 2 千克/分钟；（2）加氢站智能运维，单位氢气加注能耗2 千瓦时/千克。4.应用案例应用案例（1）项目基本情况：技术提供单位为中石化石油机械股份有限公司，应用单6位为中国石化湖北武汉石油分公司。改造前，武汉加油站仅包括一个加油区域，共设置 4 台加油机，无法满足氢燃料电池客车和重卡的加注需求。（2）主要技术改造内容：安装卸氢柱、压缩机、储氢瓶组、顺序控制盘、加氢机、冷水机组等成套装备，配套标准化智能站控系统。2021 年11 月实施建设，实施周期 3 个月。（3）节能降碳效果及投资回收期：建设完成后，加氢规模为 500 千克/天，结合后端利用实现二氧化碳减排量 2