国家标准水电解制氢系统能效限定值及能效等级-中国标准化研究院.PDFVIP

国家标准《水电解制氢系统能效限定值及能效等级》 编 制 说 明 一、背景 1.氢气拥有广阔的应用市场 氢气在大气中的含量是微乎其微的，氢元素都是以化合态的形式存在于自然界中，如水、 石油、天然气、煤等。氢气因其独特的性能得到了广泛地应用：化工上作原料气；冶金及有 色金属冶炼中作还原气和保护气；电子工业用高纯氢作保护气；电力工业作发电机组冷却剂； 航天工程上作火箭推进剂，总之，氢气的用途不胜枚举。工业上生产氢气的方法很多，但水 电解法最为简单：流程简单、设备简单、操作简便、投资节省，产品氢的纯度最高，几乎不 含杂质，生产中又无三废产生。因此，用户通常将水电解法作为制氢的首选方案，美中不足 是用电量较大，因此编制本行业的能效标准显得尤为重要。 2.水电解制氢方法是解决“富余”电能的最好出路 随着国民经济的快速发展，能源的需求量与日俱增，能源短缺已严重地制约了我国经济的 可持续发展，为此，国家不得不花巨资从国外进口石油和天然气，以满足生产生活所需。近 年来，随着生产的不断发展，用电量节节攀升，为此，水能、风能及太阳能等自然能源的开 发也加大了力度，如今，除兴建大型水电站外，小水电更是星罗棋布，数不胜数；沿海及广 袤的西北地区，建立了世界上最大规摸的风力发电站；太阳能发电作为新兴产业正在掘起。 然而由于种种原因，这些电能并不都能并网，怎么办？只能采取弃水弃风的下策，造成了每 年高达数百亿千瓦时的巨大损失。即便是火电，由于昼夜负荷的不均衡性，也只能采取限电 生产，廉价的谷电未能真正得到利用。为了给这些“富余”电能寻找出路，有关方千方百计 想尽了办法。我们认为水电解制氢就是最好的出路，用这些电能来制成氢气，可彻底化解这 一难题。昔日阿斯旺高霸水电站，附近就建了一个大型氮肥厂，用了上百台水电解槽生产氢 气。近年来，丹麦国家电力公司在欧洲考察水电解制氢设备，用以解决国内富余的风电和谷 电的出路，生产的氢气与一氧化碳反应合成甲醇作为燃料或化工原料。不难理解，用这些电 能来生产氢气，应是最佳的选择，氢气可储存又可输送，是一种极为理想的能源产品。 3. “氢能”时代一旦到来，氢气需量必定无限 由于化石资源贮量有限，开挖一点少一点，目前贮量已经日见衰竭，寻找可再生的新能源 已经提上了日程，氢气作为一种可再生的清洁的新能源已成各方共识，“氢能”课题已成当今 研究热点，政府各部、科技机构及大型企业都给予了高度关注，宝马公司已于日前首家推出 氢能样车，还有著名厂商宣布2015 年即可批量生产氢燃料电池汽车。为此，在城市中建设加 1 氢站也必须紧随其后，日本计划2015 年建成100 座加氢站，美国早已建有数量可观的加氢站。 氢能汽车采用燃料电池作动力，或采用燃氢发动机，但排放产物都是水，它是真正的绿色环 保汽车。 今年，我国的HCNG 技术已经开发成功，HCNG 是在压缩天然气中加入20％左右的氢气，可 作为车用或家用燃气，掺入氢气后天然气品质显著提升，燃烧更加充分，尾气排放完全达标， 而发动机照样可用。目前我国各大城市天然气汽车拥有量正在持续上升，HCNG 前景十分看好， 因此，车用HCNG 燃气国家标准正在制定中，估计仅车用HCNG 需量就高达数百亿立方米，因 此经济效益和社会效益十分可观。 由此可见，“氢能”时代真正来到之时，也是氢气需量无限之日。目前，在氢气生产中， 水电解制氢因电耗而受到了限制。其它生产方法，不论是天然气裂解，烃类转化还是水煤气 法，消耗的都是化石资源。作为能源用的氢气当然不能使用化石资源，只能来自水电解，取 之于水，用后还是水，从水到水，这样才可周而复始无限循环。所以，氢气才是真正取之不 尽，用之不竭的绿色能源。 二、任务来源 改革开放以来，我国的水电解生产技术得到了长足的发展，自90 年代至今，水电解设备 生产总量达2000 台以上，氢气年产量达15 万吨左右。我国已经成为世界上大型水电解设备 3 3 的主要生产国，单台容量已达600m /h，世界上最大的单台容量 1000m /h 的制氢设备正在设 计中，不远的将来便可面世。 为了顺应当前的水电解制氢即将面临井喷式增长的大好形势，为贯彻国家节能减排的调控 政策，2011 年 12 月，全国氢能标准化委员会将国家标准《水电解制氢系统能效限定