质子动力重点项目介绍

(一)已实施项目

广核集团2kW SOEC制氢系统

           中广核将SOEC系统首次应用于其核电制氢示范项目,投运地点为广东大亚湾核电站。
           核电站发电量充足、水源充足,是电解水制绿氢的合适场景。未来SOEC应用于光伏、风电、核电、水电等清洁能源发电站的电解水制绿氢市场将快速爆发。

方锅炉股份公司(央企东方电气核心企业)2kW SOFC系统

SOFC系统应用于东方锅炉股份公司的热电联供示范项目,项目需要的两套系统已交付,并成功验收。

SOFC是最新一代的燃料电池技术路线,发电效率极高并且可兼容氢气、天然气等多种气体作为燃料,是替代内燃机和燃气轮机等传统热电联供设备的下一代高效技术。

家电网5kW SOEC制氢系统

该项目为国家电网有限公司科技项目,项目成果用于国家电网谷电制氢示范项目,是国家电网首套SOEC制氢系统示范运营项目。

电网的谷电价格低廉、并且需要增加负荷消纳量以实现“削峰填谷”,是SOEC电解水制氢的合适应用场景。经济测算结果表明,将SOEC结合电网谷电制氢时,制氢成本约17元/公斤,具有较好的经济性、并可实现本地分布式制氢。

石油阴极支撑SOFC系统

该该项目为中国石油天然气集团公司科技项目,中石油石化院期望质子动力完成阴极支撑SOFC系统基础研究,并且完成千瓦级以上的SOFC热电联供系统,最大化生产高温余热(400℃以上、200℃两个等级),用于中石油集团内部石油化工厂的供电、供热,同时进行高纯度二氧化碳回收。

(二)2023年将投运的项目

家电网20kW SOEC制氢系统

继一期5kW SOEC科技项目后,国网智能电网研究院有限公司再次委托质子动力进行20kW SOEC系统的研制。

系统样机将在“国网安徽六安兆瓦级氢能综合利用站科技示范工程”示范应用。项目建成后,将成为国内首个同时应用PEM和SOEC两种制氢技术的示范项目。

广核集团3.5kW SOEC电堆及制氢用能源路由器 

目前,国内没有SOEC专用电堆。中广核新能源拟进行25kW-SOEC制氢系统研发,特委托质子动力研发SOEC专用电堆,单堆功率不低于3.5kW。

项目将开展SOEC电池片电极、电解质材料以及密封材料研究,通过材料计算、材料优化、材料测试等手段,开发高性能、长寿命的SOEC电极材料,匹配成熟的电解质材料;突破电解质薄膜制备技术,合成高一致性SOEC电池片;完成SOEC电堆组装工艺开发并完成3.5kW级SOEC电堆的开发,开展电堆性能测试。项目完成后,将是国内首台3.5kW大功率SOEC专用电堆。

另外,质子动力还将为中广核新能源25kW-SOEC制氢系统研制一套25kW制氢用能源路由器,以保证制氢系统在波动性可再生能源供电时的安全性和稳定性。

(三)储备项目

电宁夏可再生能源制绿氢示范项目 

与华电宁夏公司签署了战略协议,质子动力为其规划了可再生能源制绿氢示范项目,将成熟的碱性电解槽(AEL)、初步商业化的质子交换膜电解槽(SPE)、以及全球最先进的固体氧化物电解槽(SOEC)三种电解槽技术在项目中搭配使用、同时示范,既能保证项目经济性,又体现了项目技术的领先性。其中,5MW碱性电解槽AEL系统一套、250kW质子交换膜电解槽SPE系统一套、25kW固体氧化物电池SOEC系统一套。

石油50kW SOEC制氢系统集成 

继阴极支撑SOFC系统的项目合作后,中石油石化院再次向质子动力提出了50kW大功率SOEC制氢系统的需求。目前,项目建议书已提交中石油石化院。本项目完成后,将是国内首台商用50kW级固体氧化物电解池(SOEC)制氢系统,为功率进一步放大积累经验。

家电投25kW SOEC制氢系统集成 

国家电投北京公司拟开发25kW SOEC制氢系统,利用国家电投的光伏或风电电站产生的绿电,进行高温SOEC电解水制氢示范,为国家电投低成本制氢和绿电消纳积累经验。
           项目拟在国电投北京公司新能源基地实施,并计划同步建设1套10kW氢燃料电池系统,进行“电-氢-电”示范,探索大规模氢储能的可行性和商业模式。项目成功实施,有望成为国内首个利用SOEC技术,并采用“电-氢-电”模式的氢储能项目。

华投资公司SOFC在煤化工中的示范应用

项目拟利用国华投资公司兄弟单位——煤化工的廉价中间产物:H2、CO等的混合气作为SOFC的燃料,进行热电联产,在发电的同时产生高温蒸汽,电、热用于煤化工的生产,实现能量的梯级利用,提高能源利用效率。在获得高品质电和高温余热蒸汽的同时,SOFC系统烟气中的高浓度CO2也方便收集,与煤炭结合生成更多的、煤化工必需的中间气体CO,从而以相同的煤炭使用量和更少的电力、蒸汽投入,生产同样量的煤化工产品。达到了资源循环利用和能源梯级利用的目的,助力“3060”目标的实现。
           本项目的实施,可以探索出一条新的循环经济路径,为我国煤炭清洁利用及劣质煤的资源化利用等提供又一条新的途径,契合我国富煤少气的资源现实,为国家能源安全做出积极。

国建材集团耦合外部余热的50kW级大功率SOEC系统

项目拟利用中国建材集团水泥、玻璃等产业的余热,与绿电(自产或外购)生产廉价绿氢。绿氢可以用来替代浮法玻璃生产,以及碳纤维、多晶硅制备过程用的部分灰氢。
           本项目成果实施后,将是国内首台商用耦合外部余热的50kW固体氧化物电解池(SOEC)制氢系统。能够为中国建材集团现有余热的进一步充分利用和获取廉价绿氢提供新的途径,为我国的能源安全和实现3060目标做出积极贡献。

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