年研发26万千瓦空气燃料电池项目可行性报告文档格式.docx
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6、《中华人民共和国固体废弃物污染防治法》(2013年);
7、《中华人民共和国消防法》(2009年);
8、国家计委发布的《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)及现行财税制度;
9、国家现行的有关法律、法规、标准、规范、规定及政策;
10、有关建设条件、环境、产品需求和工艺技术等方面的资料;
二、报告的主要内容
本着“经济合理,技术可行、满足规划要求”的原则,以当前需求及发展预测、资金筹措能力等为基础,对项目建设的必要性以及项目方案的规模、项目市场、技术经济等方面进行研究分析,根据国家有关规定确定合理的建设规模和投资规模。
具体包括:
1、项目实施意义;
2、项目选址及其投资环境;
3、项目建设规模、生产工艺及建设内容;
4、项目配套设施;
5、项目总投资估算;
6、经济及社会效益分析。
7、结论
第二章项目建设背景
铝空气电池是以铝合金为负极、空气电极正极、中性水溶液或碱性水溶液为电解质构成的一种高能量化学电源,属于半燃料电池。
铝空气电池的理论能量密度可以达到2290Wh/kg,已规模应用的产品能量密度为300-400Wh/kg,但已远高于主流锂离子电池芯150-240Wh/kg的能量密度。
铝空气电池产生电能消耗的是铝、氧气和水,铝原料来源丰富,我国是具备丰富是铝矾土资源的国家,铝空气电池在工作过程中不会产生有毒有害气体和害气固体成分,在进行物理转化方面,生成的是氢氧化铝,生成的是氢氧化铝可通过电解再生或可作为污水处理的沉淀剂使用。
铝空气电池可以分为一次电池和通过更换铝负极方式实现机械可充的二次电池。
电池使用寿命一般可达3-4年。
国外研究进展较快,应用水平不断提高。
美国、加拿大、以色列等国均在大力开发铝空气电池作为动力电源,提高铝的利用率,降低空气电极的催化剂成本,增加循环寿命。
1980年代末期,前南斯拉夫贝尔格莱德冶金学院和美国电技术研究公司分别研制出了中性和碱性铝空气电池,通过补充一次铝电极可以供电动车运行1600km;
1990代,加拿大铝业公司推出了能量密度为220Wh/kg铝空气电池,并装备了4000多辆电动车试运行;
美国于1994年推出了能量比300Wh/kg的铝空气电池,并突破了集成化技术,电池组容量可以达到5000Ah以上;
美国劳伦斯-利弗莫国家实验室(LLNL)在美国能源部的资助下开展了替代内燃机的金属空气电池研究,其与陶氏化学等公司联合成立的Voltek公司开发出了世界上第一个可快速更换铝合金负极的实用型动力铝空气电池系统,铝—空气燃料电池项目据装车试验结果改进后的电池组效率由65%提高到90%以上;
2014年以色列Phinergy公司和美国铝业公司在铝空气电池小型化研发方面取得进展,安装两家公司合作研发的能量密度为300Wh/kg、100kg重铝空气电池组的雪铁龙C1电动汽车续航里程可以达到1600km。
在此背景下,河北xx汽车配件制造有限公司紧跟技术发展新动向,着力突破关键材料、零部件和工艺技术,投资建设本项目。
我们依托“工业强基专项行动”,发挥市场在资源配置中的决定性作用,围绕“应用牵引、平台支撑、重点突破”的发展思路,紧跟铝空气动力电池技术发展新趋势,重点突破铝合金电极和银基催化剂等关键材料,铝空气电池电源管理系统等关键零部件,高利用率铝合金电极生产工艺技术和成组铝空气电池组电极快速更换技术等关键技术。
项目建设符合国家有关政策
本项目符合支持协同创新,夯实新型动力电池发展基础。
支持建立产、学、研、用多主体共同持股的电动汽车动力电池研究机构,以新型动力电池工程化应用研究为要务,以推动产业化应用为目的,发挥市场竞争和市场调节的作用,以市场化运营模式加强新型动力电池核心技术,多类型电池混合电源管理系统、动力电池模块等关键零部件,相关产品和标准的研发投入和协同创新,建立标准化的动力电池产品和零部件体系,形成“技术成果有偿开放使用、共建方按股权分配经营收益”的良性发展机制,逐步构建稳固的新型动力电池发展基础。
综上所述,本项目的实施能够促进建设资源节约型和环境友好型社会,符合国家能源发展“十二五”规划的要求,同时也是环境保护与保持我国乃至世界经济可持续发展的需要,是必要且可行的。
第三章项目特性分析
一、铝—空气燃料电池的优点
铝—空气燃料电池是一种新电源,也是一种新能源,它与目前各种干电池和各种充电电池相比,具有以下优点:
无毒性,无污染:
生产和使用中都不产生污染,即使报废也不产生污染,是真正的绿色电源;
能长时间连续发电:
一毫米厚的极板可连续发电40-60小时;
工作特性好:
长时间连续发电,电压电流恒定不变;
不用时免维护:
使用前、后都不用充电,长期不用时不用维护;
保存期:
保存期长,一般可保存10年以上;
是一种隐形电源:
工作中无声音,无震动,无红外线,便于保密;
使用费用可以降到最低:
可以从电池废液中提取纳米材料,价格是极板价格的5-10倍。
1、与各种干电池比较
工作特性:
铝—空气燃料电池可长时间连续发电,且电压电流恒定不变,而各种干电池不能长时间连续供电,因为随着连续使用时间的延长,电压电流会不断下降,降到一定的值以下,便不能使用。
使用寿命:
铝—空气燃料电池的使用寿命一般在3年以上,而各种干电池都是一次性使用,一般使用寿命为20天。
各种干电池的保存期一般为1年,因为1年后由于自放电,电池的电压降到1.5伏以下,便不能使用,而铝—空气燃料电池保存10年也能继续使用。
污染问题:
各种干电池报废后都会产生严重的二次污染,而铝—空气燃料电池报废后不产生污染。
价格:
在容量相同的情况下,干电池的价格与铝—空气燃料电池相当,但干电池只能使用20天,而铝—空气燃料电池可以反复使用3年以上,即铝—空气燃料电池的使用时间是干电池的55倍,所以按使用时间计算,铝—空气燃料电池的价格比干电池便宜55倍。
2、与各种充电电池比较
各种充电电池不能长时间连续供电,因为随着供电时间的延长,电压、电流会不断下降,降到一定值,必须停止使用,进行充电,否则电池便会损坏,而铝—空气燃料电池可长时间连续发电,电压、电流能保持恒定不变。
使用寿命:
各种充电电池的使用寿命名义上2年,实际上只有8个月,而铝—空气燃料电池的使用寿命为3年。
各种充电电池的保存期一般为1年,而铝—空气燃料电池的保存期一般为10年。
各种充电电池一般都有毒,都有污染,而铝—空气燃料电池无毒无污染,是真正的绿色电源。
维护:
各种充电电池使用前要充电,使用后也要充电,长期不用也要经常充电维护,而铝—空气燃料电池不用充电,长期不用免维护。
重量:
在相同容量的情况下,铝—空气燃料电池的重量只有充电电池的60%。
在容量相同时,铝—空气燃料电池的价格比充电电池便宜20%。
使用费用:
铝—空气燃料电池的使用费用比充电电池低,如果将生产的废液全部回收其中的纳米材料再利用可降低生成成本15%,与此同时增加经营收入约近千万元元。
第四章产品前景分析
一、可取代各种干电池
现在各种干电池的用量非常大,根据统计,美国平均每人每年使用干电池7个,而在我国平均每人每年使用干电池1.5个,中国现在有12亿人,一年要用干电池18亿个,如果大小干电池的平均价格按1.5元/个计算,价值27亿元,报废后将产生严重的污染。
如果我们用铝—空气燃料电池来代替这些干电池,将创造产值27亿元,利润9亿元。
二、可取代各种充电电池
现在各种充电电池的数量也非常大,为了简便的说明,仅经矿井帽灯用充电电池为例:
根据统计,现在全国共有矿工850万人,一般每人矿工要配置2个充电电池,一个充电器,合计充电电池1700万个,充电器850个,充电电池每个120元,充电器每个32元,合计231200镇江万达工程咨询有限公司第11页镇江市吉祥节能设备制造厂铝—空气燃料电池项目万元。
若用铝—空气燃料电池代替充电电池,每个矿工只需配置1个,共850万个,每个95元,将创造产值80750万元,每台利润35元,创造利润29750万元。
同时由于使用铝—空气燃料电池代替充电电池,可节省配置费用150450万元。
三、做照明灯用电源
目前全国尚有29242个村庄,7141853个住户用不上电(详见下表3-1),如果每个住户配置一台铝—空气燃料电池,每台95元,共计可创造产值6.78亿元,每台利润35元,可创造利润2.5亿元。
全国无电地区及无电用户统计表见下页
四、做电动自助车用电源
目前全国共有电动自助车企业2400家,2003年全国共生产电动自助车500万辆,2005年全国共生产电动自助车590万辆,2010年全国共生产电动自助车1000万辆,出口电动自助车600万辆。
预计2020年全国将生产电动自助车1700万辆,每年增长70万辆。
根据统计,现在全国检有电动自助车5500万辆,多数使用铅酸充电电池,少数使用锂电池。
国产铅酸充电电池每台售价是500-600元,进口每台售价是700-800元,锂电池每台售价是900-1000元,而铝—空气燃料电池每台售价是600元。
如果用铝—空气燃料电池代替充电电池,将创造产值330亿元,创造利润110亿元。
按照此项测算,我们开发的电池在1-2年会有市场5-8%的占有率,可创造价值5-8亿元。
五、做电动汽车用电源
目前电动汽车有很多种,一种是以氢燃料电池为电源的电动汽车,每台价格为70-80万元,而且氢气的储存和运输都较困难,总之安全性较差。
另一种是以太阳能电池为电源的电动汽车,每台价格高达800万元,由于面积太大,使用受到环境的限制。
还有一种是以各种充电电池为电源的电动汽车,连续运行的时间太短,一般只能运行3.5小时,自身太重,严重污染。
而以铝—空气燃料电池须知电动汽车的电源时,无毒、无污染,是真正的绿色电源,可长时间连续运行,价格低,每台价格为18万元,使用费用低,所以在各种电动汽车电源中最具有竞争力。
过去五年,中国汽车产销量从930余万辆增加至1900多万辆。
根据统计,目前我国城镇居民每百户拥有家用燃油汽车21.5辆。
依据今后的发展,国家鼓励以电作为动力发展交通运输,其中包括轿车、公交车辆、中巴等类型的交通工具,如果我们项目在生产、工艺、制造方面有所突破,其未来市场空间巨大。
六、发展前景及产品延伸
1、生活、生产装备用电源,化工、生物制剂等重要生产线,海岛、海上钻井平台生产生活用电,通信基站等。
2、重要设施场所后备电源例如:
医院、机场、地铁、自来水厂等后备电源。
3、大功率地面发电站。
为架设难度的地域或是应急地域给以电力供应,这在军用和民用方面具有其他产品不可替代的装备。
3、大功率移动电源
大型飞机机载电源、大功率车载移动电站、应急发电方舱、房车电源等。
4、长时效高能量密度电源例如:
高铁应急电源、船舶辅助动力电源、野外便携电源、单兵便携电源等等。
第五章研发工艺与制造
一、编制依据1、国家发改委《产业结构调整指导目录(2005本)》;
2、国家发改委、建设部发布的《建设项目经济评价方法与参数》第三版;
3、国家发改委《中国汽车工业“十一五”发展规划纲要》;
4、根据产品国内外市场需求,参照国际汽车制造业和协会产业动向以及多年来生产销售的渠道,经调研和充分论证,以先进的制造工艺、可靠的质量保证和科学的管理体系为基础。
1.主要研究范围项目实施采用与汽车轮毂年周期开发,开发包括土地和地上物一次性投入,生产设备采用分期投入,故此,本报告主要对空气燃料电池项目工程“年产26000kw/h建设项目”的建设条件、投资必要性、工艺设备、投资估算、经济效益等诸方面可行性作出分析。
2.项目选址及规模
项目设立是以年产2.6万kw/h空气燃料电池的投资建设,故此,要求项目建设所在地交通便利、距离港口较近、给排水、电、气、通讯应满足项目实施的需求,依据项目实施情况滚动分期建设。
为确保该项目稳妥实施,年产2.6万kw/h空气燃料电池建设,投资在0.75亿元,工程预计在2015年8月份开工建设。
本项目的实施,将带的相关产业发展,例如:
纸箱、塑料包装、印刷以及运输业等行业发展,具有十分广阔的社会效益。
二、项目工程内容
本着生产工艺流程合理,物流顺畅便捷,功能分区明确,并满足地区规划、卫生、防火、防震等要求,尽量做到节约用地、降低能耗、节省投资的原则。
本项目主要建筑为9057平方米厂房,其中生产车间6057平方米,仓库2000平方米,检验室300平方米,车间办公、食堂等共计700平方米。
建设内容主要是对厂房进行水电安装及装修。
2.项目产品方案
公司生产产品采用先进工艺,坚持以市场为导向,针对客户的不同要求,组织生产不同规格的铝—空气燃料电池产品。
项目建成后,可实现年产26000千瓦铝—空气燃料电池,实现销售收入26000万元。
三、结构与特点:
1、铝—空气电池的特点
发电过程无机械震动、无噪音、低红外特征。
比能高,无需充电,自持力强:
铝理论比能量8100Wh/Kg,电池实际比能量超过350Wh/Kg,这一数值远高于其他各种电池,是铅酸蓄电池的7-8倍,镍氢电池的5.8倍,锂电池的2.3倍。
使用寿命长:
金属电极可以机械更换,电池管理简单,使用寿命只取决于氧电极的工作寿命。
电池结构多样:
金属电极可以是板式、楔形或者膏体,电解液可以循环或者不循环。
可根据使用场合不同而进行设计。
循环经济:
电池消耗金属、氧和水,生成金属氧化物。
可通过采用水能、风能、太阳能等可再生能源或者低谷电集中还原,实现再生循环,真正达到无碳绿色环保和可持续发展。
对于普通小汽车,每100km仅消耗3kg铝和5L水。
2、安全、高效、绿色环保:
无毒、无有害气体,不污染环境。
大电流放电不存在爆炸起火问题,转化效率达92%以上,无碳排放。
资源丰富:
铝是地球上含量最丰富的金属元素,价格低廉。
全球铝的工业储量超过250亿吨,可满足汽车工业电动车动力电池的需求。
四、工作原理
铝—空气电池是以铝合金为负极、空气电极为正极的新型高能化学电源,也称金属燃料电池。
铝空气电池以高纯度铝Al(含铝99.99%)为负极。
(其电化学当量为2.98/AH·
g)以PTFE(聚四氟乙烯)、乙炔黑、Niso4(绿色易溶于水的晶体或La2o3(稀土氧化物)、活性炭和造孔剂制做为阳极。
以氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解质。
铝摄取空气中的氧,在电池放电时产生化学反应,铝和氧作用转化为氧化铝。
电池反应方程式:
五、工艺流程图
铝阴极工艺流程
阳极工艺流程
六、生产制造过程的废弃物及处理方式
原材料的使用:
通过生产工艺流程说明,项目采用的主原材料为铝,聚四氟乙烯、乙炔黑、稀土氧化物、造孔剂产品,电解质以氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)水溶液为主,产品研发制造对生产环境和外部环境均不存在污染。
生产加工产生的废弃物
制造过程会产生切削铝屑和微量屑削,均采用全部回收方式。
激光切割会产生部分微量氧化气体和部分热力,其日产生量在3-5立方米左右,只要生产厂区排风状况良好即可。
七、构造特点:
在单体电池中以铝(Al)为负极、氧为正极,在铝空气电池两侧有一对辅助空气电极,作为铝空气电池正极,在工作时只消耗铝和少量的水。
八、比能量大
铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg,2014年的铝空气电池的实际比能量只达到350Wh/kg,但也是铅酸电池的7~8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。
采用铝空气电池后,车辆能够明显地提高续驶里程。
九、质量轻
我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为13.5kWh,总质量为375kg。
而同样能量的铝空气电池总质量仅45kg,为铅酸蓄电池质量的12%。
由于电池质量大大减轻,车辆的整备质量也降低,可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程。
十、无毒危险
铝对人体不会造成伤害,可以回收循环使用,不污染环境。
铝的原材料丰富,已具有大规模的铝冶炼厂,生产成本较低。
铝回收再生方便,回收再生成本也较低。
而且可以采用更换铝电极的方法,来解决铝空气电池充电较慢的问题。
十一、存在的不足:
虽然铝空气电池含有高的比能量,但比功率较低,充电和放电速度比较缓慢,电压滞后,自放电率较大,需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。
十二、生产设备
主要生产设备规格型号价格(能耗)一览表
第六章生产建设方案
四、项目建设内容;
一、项目配套设施;
1.设备选型原则
该项目拟在保证产品质量、生产能力及提升发展的前提下,进一步选择性价比高的工艺设备。
在研究和初步确定技术方案的基础上,对所需主要设备的规格、型号、数量、来源、价格等进行研究比选。
设备选型主要遵循以下原则:
2.先进性与可靠性原则
本项目结合公司的实际情况、产品的市场定位,并根据产品加工生产的特点,采用先进、可靠的加工技术,制定合理、简捷、科学先进的加工工序,力求多采用国际先进水平的加工技术、生产工艺,确保产品质量稳定。
3.适用性与经济性原则
根据产品方案、生产规模、产品加工制造特点及质量要求,采用适用的生产技术、工艺装备、工艺流程,力求技术上适用、经济上合理,满足项目投产后的生产要求。
4.节能、安全和环保原则
采用的工艺技术体现“以人为本”的设计原则,确保节能、安全生产、清洁生产;
尽量采用污染少的生产技术、工艺和设备,从源头上消除或减少污染源,严格贯彻环保“三同时”原则,搞好“三废”治理。
要生产设备规格型号能耗(价格)一览表
第七章节能与资源利用
节能是每一个项目应遵循的准则。
《中华人民共和国节约能源法》明确指出:
节能,是指加强用能管理,采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施,减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费,更加有效、合理地利用能源”。
节能是国家发展经济的一项长远战略方针,推进节能技术进步,降低单位产值能耗和单位产品能耗,改善能源的开发、加工转换、输送和供应,逐步提高能源利用效率,促进国民经济向节能型发展。
国家鼓励开发、利用新能源和可再生能源。
综合利用、节约能源是我国国民经济发展的重大决策,也是社会主义现代化建设中的一个长期基本国策。
一、用能标准和节能规范
1.法规政策及行业标准
2.《中华人民共和国节约能源法》;
3.《节能中长期专项规划》;
4.《河北省节约能源条例》;
5.《能源标准管理办法》;
6.《国务院关于加强节能工作的通知》(国发[2006]28号);
7.用能标准及节能设计规范
8.《建筑照明设计标准》(GB50034-2004);
9.《节约用电管理办法》(国经贸资源)[2000]1256号)。
二、项目能源利用分析
1、项目主要耗用种类及数量
(1)年耗电总量
①主要生产设备耗电
项目年用电量消耗一览表见下表
②空调用电
照明耗电
根据《建筑照明设计标准》(GB50034-2013)规定的照明功率密度值及照度值标准计算,照明装机容量为75.67kW。
照明用电一览表
(2)水耗情况
本项目用水量主要为项工作人员的办公、生活用水及绿化用水。
①生活用水:
按一人60L/d计算,本项目共有员工200名,计算天数按250天计算,年生活用水量为3000t;
②清扫用水:
按5L/m2进行估算,使用天数按50天,年用水量为2264t;
③不可预见用水:
按上述用水量的5%计算,约为263t。
综上所述,项目年用水量为5527t。
详见下表
序号
项目
用水标准
使用数量
使用天数
年用水量(t)
1
生活用水
60L/人·
天
200人
250
3000
2
清扫用水
5L/m2
9057m2
50
2264
3
未预见水量
以上项5%
5264
263
4
合计
5527
(3)天然气消耗
本项目燃气主要为职工食堂用气。
每人每年用气按50m3计算,本项目共计有员工200人,年用气量约为10000m3。
(4)能源利用情况评估
(1)折算依据
根据《综合能耗计算通则》(GB/T2589-2008)等相关标准,对本项目实际消耗的各种能源及耗能工质均按相应的能源折标系数进行折算,具体的折标系数见下表:
注:
根据《综合能耗计算通则》(GB/T2589-2008),耗能工质水计算等价值,因此当量值计算不含耗能工质水。
由表可知,电耗在整个能源消耗中占有主导地位,为总能耗的93.58%。
因此对建筑及设备用电采取相关节能措施很有必要,也有较大的挖掘空间。
(5)节能措施
施工节能
1、对施工设备和机具的选择,在满足施工要求的基础上,选择国家和行业推荐的节能、节电环保的小型施工设备和机具,选择应用变频技术的节能施工设备、高效节能电动机械机具、节能高效的手持式电动工具等,尽量不使用能耗较大,超过施工过程需要的大型施工设备和机具,选择功率与负荷匹配的机械设备和机具,避免大功率施工机械设备和机具长时间低负荷运行。
2、按照设计图纸文件要求,编制科学、合理、具有可操作性的施工组织设计,分析施工机械使用频次、进场时间、使用时间进行合理调配,减少电力资源的浪费。
如:
在机械设备和机具使用时,建立施工设备机械的管理制度,对机械和机具的用电进行计量。
建立机械设备和机具的使用档案,进行按时定期保养、保修、检验,使机械设备和机具保持低耗高效状态。
3、合理安排作业面和施工时间,减少作业区机械和机具数量,充分利用相邻作业区的机械和机具,合理安排工序,提高各种机械设备和机具的使用率和满载率,降低机械设备和机具的单位耗能。
对能源消耗量相对较大的施工工艺制定专项节能降耗措施,以责任方式贯彻落实,进行定期检查和考核,提出改进措施,以提高绿色施工中机械和机具能源利用效率。
4、施工现场的照明尽量设计在最低规定照度,不应超过最低照度的20%。
5、临时设施的用电,要合理设计和布置临时用电线路,优先选用节能电线和节能灯具,采用自动控制装置,如声控、光控等节能设备。
临时设施中采暖
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