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  公司創立至今,圍繞工程建築行業,積極推行工程管理方法模式,堅持不懈塑造高層次發展平台,鍛煉培養了一支專職化、高水平的幹部職工隊伍,努力爲業主提供專職化、高質量、工程管理方法全過程的成套效勞,發展形成了綜合咨詢、招標采購代理、世界貿易、環保工程四大業務板塊。

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能源轉型重大轉變:氫能經濟初現曙光
2020-07-31

  隨著需求的迅速增長,人們對氫能的興趣也在增長。很明顯,能源轉型的下一個重大轉變將基于氫能經濟,通過電解水將綠色電子轉化爲綠色分子,從而産生綠色氫氣。

 

  現階段,我們每年能生産8000萬噸氫氣,預計到2020年將增加2000萬噸。進一步來看,許多研究表明,到2050年,産量將增長到5億噸左右。如今,大部分燃料在生産地附近消耗,通常是在化工廠,但在未來,隨著藍色氫成爲通往綠色氫未來的橋梁,需求將會更加廣泛。

 

“綠色”氫能是告成的關鍵

 

  頗具諷刺意味的是,對于一種無色、無味、無嗅的氣體,它竟被標明爲灰色、藍色和綠色的不同等級;其標注的顔色取決于生産方法。要使氫能成爲一種潛在的環保能源,關鍵是要使供應鏈更加環保。

 

  現階段生産氫氣的方法是使用甲烷、天然氣或煤等化石燃料。這種被稱爲灰氫的氫氣占現階段氫氣産量的95%,而且這是一個排放密集的過程,每生産一公斤氫氣需要排放10多公斤二氧化碳。有一種改進方案可以通過隔離該過程中産生的二氧化碳,從而輸送藍色氫來實現。

 

  但綠色氫氣是西門子已經努力實現的目標。這是由可再生電力驅動的電解器從水中産生氫和氧産生的方法。如果水和電來自可持續能源,那麽氫就被歸類爲純綠色氫氣,這是西門子新能源業務的重中之重。它看到了氫能市場從灰色過渡到藍色,再到綠色,每一個過程都利用不同的過渡技術性發揮自己的作用。

 

基建能力

 

  實現氫經濟潛力的關鍵是建立一個能大規模生産綠色氫氣的供應鏈,價格要由市場決定。在過去的10年裏,這一直是西門子關注的焦點,該公司正處于將該技術性用于大規模氫氣產業化的形成階段。

 

  西門子質子交換膜電解廠的主導是Silyzer模塊。這項創新技術性非常適合利用風能和太陽能的間歇性發電。

 

  五年前,西門子1兆瓦的Silyzer進入市場,這是一個重大的裏程碑。從那時起,該公司就針對不同的應用程序與客戶進行了商業試點。兩年前,該公司增加了10兆瓦版本的電力組合。去年,西門子與合作夥伴Verbund和奧鋼聯公司公司(Voestalpine)在奧地利林茨(Linz)的一家鋼鐵廠建造了第一套設備。

 

  和所有新興技術性一樣,原型和定制建造的初始成本基數很高,但隨著技術性的成熟和需求的增加,成本會繼續減低。隨著産量的增長,優異的自動化可以引入到生産過程中,同時利用數字化,如數字模塊化,其中公司使用標准化的模塊化搭建塊,爲客戶做模塊開發。

 

  就像著名的集成電子電路的摩爾定律一樣,西門子技術性的規模也在逐年上升,功率等級每四年就會增加10倍。該公司現階段正處于100兆瓦項目的投標階段,並已經與合作夥伴就突破1兆瓦大關的安裝進行談判。隨著時間的推移,氫氣應用可以和風能和太陽能一樣廣泛,但就成熟程度(市場和技術性)而言,它要比更成熟的可再生能源技術性落後1520年。隨著時間的推移,預計在光電部門也會出現類似的成本減低。

 

經濟效益

 

  最終,盡管產業的各個方面都面臨著環境壓力,但成本還是會下降。氫燃料經濟要想成爲主流,就不能依靠補貼,必須建立可持續的市場,而合理的成本是首先要考慮的難題之一。

 

  現階段產業規模的灰氫生産價格約爲每公斤2歐元,有時更低,具體取決于當地情況。當使用氫作爲交通燃料時,消費者在加油站每公斤要支付9歐元(如果他們能找到的話),而這一價格至少要減低三分之一,才能使其更具吸引力。

 

  在成本比較方面,將綠色氫與傳統化石燃料進行比較是毫無意義的,因爲傳統化石燃料是全球溫室氣體(GHG)排放的關鍵來源。汽車行當已經走上脫碳和減低溫室氣體排放的道路,因此,化石燃料的作用肯定會越來越小。

 

  如今,國家氣候政策重中之重關注輕型汽車的排放。在20國公司公司(G-20)的大多數成員國中,燃料經濟或效率標准被用于規範傳統輕型汽車的排放,20個國家中有18個提出了對傳統汽車的禁令和/或制定了激勵措施和目標,以加速低碳汽車的銷售。這就是爲什麽在考慮輕型運輸的燃料需求時,氫燃料汽車的成本和性能應該與基于電池電動車進行比較。

 

  現在市面上電動車越來越多,對于一些消費者來說,能夠在家裏給汽車充電是一件很棒的事情。然而,從充電時間和行駛裏程兩方面來看,綠色氫驅動力汽車都是卓越的。例如,一輛中型汽車行駛100公裏需要不到1公斤的氫氣,而加氫過程只需要35分鍾。這種速度對應急車輛和出租車特別有吸引力,因爲它們不能浪費太多時間充電。

 

  更重要的是中型和重型運輸行當,綠色氫是最有希望的零排放燃料。氫氣重量輕、行駛裏程長、快速充電等特點尤其適用于重型車輛和火車。

 

  然而,與每公升成本相比,更相關的計算方法是總具備成本(TCO)。在一份名爲《氫競爭力之路:成本視角》的報告中,氫能委員會預計,與現階段每年約60萬輛的生産規模相比,每輛車的總成本將下降45%

 

  綠色氫要滿足這些價格點,必須克服三個關鍵的挑戰:電力成本、電解槽廠的負荷系數、資本和運營成本。這些因素取決于各種各樣的因素,有些是生産者無法控制的,例如電力成本,但隨著可再生能源在能源組合中占據更大的比重,這個因素應該由供應商自行解決。

 

  當涉及到資本成本時,就像大多數建造業方案一樣,它取決于電解槽工廠的規模和商業化程度來減低采購成本。至于運營成本,電解槽廠的數控技術性可以用來優化設計和提升生産力,同時最大化工廠的生命周期。在條件優越的地區,生産綠色氫的成本可能已經在每公斤3歐元左右。

 

  根據應用的不同,綠色氫氣可以被淨化和壓縮到立即使用、儲存或分配所需的水平。如果需要儲存和運輸,有幾種選擇。它可以以壓縮氣體或液體的形式儲存在儲罐中,儲存在洞穴中,或儲存在天然氣網格中,用于不同的應用,前提是網格滿足所有的技術性要求。

 

  在運輸方面,根據客戶的具體使用情況,兩種關鍵的氫氣運輸方式分別是公路運輸的罐車和中短途的天然氣管道。在考慮數百兆瓦甚至上億兆規模的大規模應用時,最好將生産地點設在可再生能源發電設施附近,比如風能資源非常有利的海上和陸地風電場。這是因爲電力成本是綠色氫氣的關鍵投入因素,占生産成本的70%以上。由于氫的運輸成本高昂,這些地方通常需要進一步的合成過程來生産綠色甲醇或氨,而綠色甲醇或氨很容易運輸——它們是全球貿易的商品。這可以被視爲一個綠色氫出口業務。

 

市場滲透

 

  電力部門通常被視爲使用綠色氫來驅動渦輪機的首要目標,但由于電力部門的二氧化碳排放量在全球所占比例不到40%,因此它也必須滲透到其他部門。今天可能沒有經濟上可行的商業案例將氫氣作爲電力生産的動能來源,因爲有更多的應用以更低的總成本減低二氧化碳的排放量。但在試點應用中,或者在一個大規模脫碳的世界中,爲了進一步實現電力部門的脫碳,除了安裝更多的可再生能源,綠色氫可以實現長久、季節性的大規模電力儲存。

 

  在可再生能源供應不足(如缺乏風能)時期,可再生能源供應的安全性將在氫燃料氣渦輪機、發動機或燃料電池上實現再電氣化。這個案例在中長久內將變得有吸引力。這不是一個二選一的情況,氫(用于汽車和卡車)可以幫助交通部門、產業部門(例如鋼鐵生産)及其後電力部門脫碳。

 

  全球一半以上的排放來自產業、交通或建築環境,因此需要提供解決方案,使這些行當脫碳。傳統的可再生能源如風能、太陽能和水能將發揮它們的作用,但是由可再生能源和水産生的氫,無論是立即使用還是與化學物質結合産生綠色甲醇和綠色氨,都將發揮重要作用。這些化學物質可以儲存、運輸和用于各種行業,如合成燃料或化肥。

 

  人們對交通運輸業非常關注,有迹象表明,交通運輸業可能是最早的采用氫氣作爲燃料的行當之一,尤其是在公共汽車、卡車和火車方面。氫燃料電池已經被用于區域列車,將取代柴油發動機。在我國、韓國和日本,使用氫燃料電池的汽車和電動驅動列車有望實現增長。在這些地區,它得到了研究資金的幫助,這些資金開始日益關注于燃料電池,而非傳統電池。此外,專注于電池的德國原始設備建造商(OEMs)也在開發使用燃料電池的汽車和卡車。

 

  在過去的十年中有一段時間,有幾家汽車建造廠同時在研究燃料電池和電動汽車,其中一些優先考慮燃料電池。同時開發兩種革命性概念的成本可能會促使一些廠商將重中之重放在電動汽車上,但現在原始設備建造商們又回到了燃料電池的想法上。他們似乎開始了解汽車電池的挑戰和局限性。

 

  我國也出現了新的發展,近些年來電動汽車得到了大規模支持,給行當帶來了高速增長。推動我國電動汽車發展的“十城千卡”計劃現在已經北京、上海和成都等城市推廣氫能交通。

 

  展望未來,綠色氫氣將比不那麽環保的藍色和灰色氫氣定價更高。任何技術性曲線的早期階段都必須有一些支持,就像早期的風能和太陽能一樣。但從中期到長久來看,氫氣必須而且將會自立,在沒有外部支持的情況下也能生存。具體何時實現,取決于幾個因素,包括采用率、規模經濟和監管框架。

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