氢气

针对我国长续航、重载氢能交通应用场景，基于国资委和能源局关键装备攻坚项目，形成70Mpa加氢站大容量、低能耗自有化关键技术装备。攻克压缩机气液固耦合精确设计技术、高温高压临氢关键零部件技术和实景工况测试技术，开发首台套自有化90MPa氢气隔膜压缩机，进气压力12.5MPa、排气压力90MPa时，排量大于350Nm³/h，能耗小于2kWh/kg；通过变流量加注和多级压缩工艺创新，开发首台套70MPa快速加氢机和70MPa加氢站动态工艺控制系统，最大加氢流量7.2kg/min，乘用车最快3min、大巴车最快5min、重卡最快10min加满，加注率95 - 100%，大巴车、重卡加注预冷节能30%以上，加氢站能耗低于3.5kWh/kg。已完成第三方认证评审及国资委考核，在2座加氢站示范应用，牵头制订国家标准3项、团体标准2项。

氢能作为洁净能源利用是未来能源变革的重要组成部分，全球各国积极制定氢能战略。?2022年，全球氢气产量约为9477.1万吨，其中天然气制氢5847.4万吨，占比约61.7%；煤制氢1762.7万吨，占比约18.6%；工业副产氢1686.9万吨，占比17.8%；由于技术成熟度不高以及尚未形成规模化，电解水制氢、含CCUS技术的化石燃料制氢等清洁氢的产量较低，约为180.1万吨，占比1.9%。2022年，中国氢气产量达3526.2万吨，规模增长率较前两年有所降低，是由于煤制氢和天然气制氢是中国当前最主要的氢气来源，但不使用CCUS技术下的煤制氢和天然气制氢存在碳排放，化石能源制氢逐渐受到管控，从氢气产量来说，中国逐渐由高速增长转变为高质量增长，清洁氢气的占比将逐渐提高。

项目属于高电压绝缘领域。项目针对近年来变压器油中溶解气体在线监测装置的广泛应用和长期运行稳定性较差的问题，开展了基于光学传感的变压器油中溶解气体的检测方法研究，研发出一套新型检测变压器油中溶解气体的监测装置，对提高装置可靠性和检测效率具有重大成效。 主要内容及特点：1.基于光纤布喇格光栅传感原理，首创利用氢敏材料和磁控溅射工艺研制了氢气检测传感器，实现了油中氢气的直接检测；2. 基于波长高频调制和二次谐波检测技术，开发了烃类气体的光谱吸收检测系统，首次实现了混合烃类气体的精准检测；3.研制了一套新型光学法油气在线监测装置，装置无需使用载气，具有气体辨识度高、最低检测限值小、响应速度快等优点，并已成功应用于现场监测。 研究成果已成功应用于肇庆局、东莞局和中山局6台主变油中溶解气体的现场测试，装置运行稳定可靠，成功监测肇庆220kV端州站#1主变滤油后总烃增长率超注意值缺陷；应用于3家供货商，500台基于色谱法油气监测装置的现场校核，有力地保障了设备的安全可靠运行，并指导了监测装置的消缺工作，经济和社会效益显著，装置具备自主知识产权，应用前景广阔。研究成果丰硕，申请专利7项，授权发明专利5项；颁布行标2项；发表论文16篇（SCI6篇，EI7篇），出版专著1本。

氢气储气罐的压力一般有 35MPa 和 70MPa 两种，氢气质量流量计要求有隔爆功能，下面介绍德国 RHEONIK RHM04L  这个型号的质量流量计。

为实现“双碳”目标，综合能源系统(integrated energy systems, IES)成为了近几年的重要研究方向之一，然而传统的IES能流计算已经无法精确地反映电制气(power-to-gas, P2G)技术带来的氢气注入天然气网络后的混合燃气的参数变化对IES的影响。为此，在传统天然气系统稳态分析方法的基础上加入了SRK(Soawk-Redlich-Kwong)气体状态方程，将压缩因子作为状态变量，提出可以反映氢气注入天然气系统，对气体流量和混合燃气热值产生影响的稳态分析方法。以此为基础，提出了计及氢气注入与压缩因子的电-热-气IES能流分解求解计算方法。最后通过算例验证了所提方法可有效反映混合燃气的参数变化对IES的影响。

本项目首创实现了基于布喇格光纤光栅油中氢气直接检测技术、提出了可调谐半导体激光吸收光谱和长光程气体检测、分布式反馈激光检测技术、模块化的设计和封装技术。2017年3月17日，中国南方电网有限责任公司组织会议鉴定。鉴定结论项目成果整体处于国际领先水平。项目解决了传统色谱监测装置故障率高、灵敏度差的难题，首创实现了变压器油中氢气直接检测，首次实现了混合烃类气体的精准检测，研发了基于光学传感的变压器油中溶解气体监测装置，装置无需使用载气，具有气体辨识度高、最低检测限值小、响应速度快等优点，经济和社会效益显著，应用前景广阔。