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气态氢之外,液氢应用渐成气候,未势能源悄然布局液氢产业链

来源:未势能源  |  发布时间:2019-08-10  |  浏览:2580

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导读:自2019年两会,“推动氢设施建设”被写入政府工作报告后, 20余省市竞跑出炉氢能产业发展规划政策,多年来被谈及却引而不发的氢能与燃料电池行业,终于迎来了前所未有的发展机遇期,而作为氢能应用“先锋”的国内外车企开始上演各种技术角逐,全行业进入转型奋力发展的火热局面。


按照国家相关部门披露的远景规划,到2030年,预计将有百万辆级的氢燃料电池汽车上路行驶,这意味着每年将催生百万吨级以上的氢燃料需求。


尽管如此,目前国内氢燃料电池产业化仍处于起步阶段,横在行业发展前路上的一大“拦路虎”便是终端用氢成本的高昂,而产生这一问题的根源之一,便是前端制氢成本以及延伸而下的后端储氢、运氢成本的高企。


在此背景下,国内外企业及研究机构都在努力探索在常规压缩气态氢之外,让氢气以另外一种形态制取、储存及运输,如此可在大大降低终端用氢成本的同时,还可确保实现氢气的安全性的大幅提升。


“液氢”便成为有前瞻意识的行业人士及企业开始发力的一大方向。从技术角度来讲,低温液态氢更具成本优势,液氢储运已渐渐成为未来大规模储运氢的行业共识。但不得不面对的一个现实是,相比于国外,我国在液氢储氢方面非常薄弱,更缺乏液氢槽罐车等运输工具,整体上我国在液氢技术、液氢工厂、相关产业化上几乎处于一片空白地带。


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氢能应用场景


对此,近期有不少疑虑声音认为,液氢这一“空白地带”固然意味着机遇和前景,但从事物两面性上来讲,如果大规模推广使用液氢,是否也潜存着一定的不确定因素?即便液氢利远大于弊,那么其从技术研发走向大规模商业化应用,还有多长的路要走?


围绕这些问题,小编继续开启探寻答案之旅。本次采访到的答疑专家是未势能源科技有限公司项目总监姜伟,他以在氢能行业多年深耕及技术积累和行业经验为我们深入答疑解惑。


1、储运成本过高、基础设施建设落地难是“硬伤“


了解我国新能源行业现状的人士都知道,我国当前拥有大量的弃核、弃风、弃光等能源需要通过二次能源的转化再利用。尽管氢气来源形式多元化,但当前限制我国氢能快速发展、大规模应用的主要是氢气的储存与运输。无论是压缩氢形式的道路运输还是压缩氢形式的加氢站,都存在氢气储运效率低的问题,导致氢气成本居高不下,难以达到市场可以接受的价格。


对此,姜伟指出,当前,制约氢能发展的最大痛点是氢气价格居高不下,原因有多方面,一是工制氢及副产氢有一定的边际成本,叠加企业利润使得原料氢成本维持在20元左右;二是储运成本太高,按照20MPa压缩氢运输方式,100km运输成本在10元/kg左右,长距离运输成本更高,运输价格敏感性太高;三是加氢站端加氢成本过高,其中原因一是设备主要依靠进口,加氢站投资过高,二是压缩氢能耗高,三是压缩氢还需要交纳长管托车的租赁费用等原因。


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制氢方式分类

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氢气常用运输方式


其次,另外一个痛点是基础设施(加氢站)建设存在落地难、审批难等问题,原因一是政府的审批制度及流程没有明确的规定;二是压缩氢加氢站占地大,落地点难选择;三是压缩氢加氢站存在安全影响范围大的问题。


2、“液氢“将成为未来氢能主要解决方案


那么,面对这一系列问题,有何直击痛点之道?


姜伟认为,液氢的大规模推广应用可能才是正解。他指出,液氢具有运输敏感性低,运输费用低,适合大规模运输,安全性高等优势,是氢能大规模应用的唯一途径。就氢气价格高这个痛点,液氢在利用弃电制氢液化模式下,叠加很低的运输成本及较压缩氢加氢站节省30%运行费用,可以将加氢口的氢气成本降低到40元/kgH2,真正实现在没有补贴的前提下实现氢气对传统燃料的大规模利用替代。


同时,在加氢站建设方面,液氢加氢站占地是压缩氢加氢站的1/3,费用降低30%,安全性大大提高(可以建在居民区附近),大大降低对土地资源(面积及地点)的要求,真正做到在现有加油站及加气站基础上的升级。


事实上,政策制定方已开始注意到液氢对于我国氢能未来的重要性。我国在国家提出氢能源战略后,也发现液氢在储运端及加注端的极大优势及潜力,并将于今年年底出台三个液氢方面的国家标准,开放液氢民用市场。这将为我国氢能产业的发展起到极大的助推作用。


3、“液氢“是燃料电池汽车规模化运营的终极保障


正如前文所述那样,“液氢”的推广应用最具价值的一点是能带动终端用氢成本的大幅下降,这一点事实上也将成为撬动燃料电池汽车大规模上路的一个巨大支点。


姜伟对此指出,对于中国来说,在氢的生产与制造能力上我国有很大优势,我国发电装机容量是远远过剩的,但是化石能源是要依靠进口的。利用过剩的电力生产氢气及液化,替代传统化石能源,对我国的能源转型、生态环保及能源安全都有非凡的意义。通过可再生能源制氢液化,可以真正实现绿色氢能,大幅减少交通领域的碳排放及对进口能源的依赖度。


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中国弃电规模(数据源于网络)


综合多方面分析,未来“液氢“将成为燃料电池汽车规模化运营的终极保障。


4、未势能源“液氢”产业布局雏形初显,将填补国内民用领域空白


显而易见的是,推广应用液氢的重要性已渐渐成为全行业共识,但如何从技术到商业模式上为液氢的大规模应用打通一条靠谱的路径呢?在“液氢“实践运营方面,姜伟指出,目前,国外液氢在工业及民用领域已经运行多年。全球目前已经有数十座液氢工厂,美国液氢产能约300吨/天,欧洲约20吨/天,日本40吨/天。液氢在欧美民用领域比较成熟,美国1/3加氢站为液氢储氢模式,美国垄断了全球85%的液氢生产和应用。日本将液氢作为能源进口的形式,通过液氢货船进口液氢。我国液氢应用只是在军工及航天领域,民用液氢市场暂时空白。


在谈及未势能源“液氢”产业链布局时,姜伟透露,目前,未势能源正在实施从生产、储存、转注、运输、液氢加氢站液氢全产业链的示范项目,聚集了国内顶尖的具有液氢项目执行、系统设计、安全设计、设备设计及运行经验的团队,通过示范项目将建设国内首座完全自主知识产权的液氢加氢站,实现液氢全产业链技术和运营示范,积累液氢使用和运营经验,完善民用液氢技术和安全标准,研发先进液氢利用技术。


战略规划及发展方向重点主要体现在以下几个方面:


建设国内首座自主知识产权的液氢加氢站:在项目实施过程中同步开展自主知识产权的液氢加氢站的开发工作,利用示范项目验证液氢加氢站的功能及完成后续设备供应商体系的建立,为后续业务的拓展建立核心竞争力。


实现液氢全产业链技术和经济示范:打造“氢气生产-液化-存储-运输-加氢一体的完整液氢产业链应用示范工程”,通过产业链示范运营验证液氢产业的技术和经济可行性,为进一步的液氢技术开发和产业布局指明方向。


积累液氢使用和运营经验:包括液氢装备使用方法、液氢操作经验、液氢安全和应急处理实践、液氢应用管理运营模式和技术等。


完善民用液氢技术和安全标准:积累液氢技术经验,提供液氢标准研究所需的试验验证数据,为我国液氢产业相关法律法规制定和行政监管提供技术支撑。


推动液氢产业基础科学研究:为液氢相关的材料科学、低温工程热物理、化工过程及装备、机电自动化等领域的基础科学研究提供研究方向,并在液氢及临氢/低温测试装备和平台的方面提供软硬件的技术支持。


推动液氢产业核心装备及零部件国产化:识别液氢核心装备及零部件关键技术难点,提出阶段性产品攻关的技术指标和技术路线,与国内有实力的制造商展开联合开发,打破国外公司在液氢核心装备和零部件的垄断地位,降低产品成本。


研发先进液氢利用技术:基于该项目进一步探究先进液氢利用技术,如低温高压储氢技术、先进液氢加氢站技术、液氢储能技术等,为未来产业技术迭代和变革提供技术储备。


培养优秀液氢产业技术人才:通过本项目的实施,在5年内打造一支100人的左右的专业液氢技术核心团队,包括基础科学研究人员、液氢先进产品和流程开发人员、液氢安全与风险专家、液氢专业运维人员、液氢产业战略规划专家等等。


此外,虽然我国在力推氢能产业发展,但在“液氢“技术产业化发展方面仍临较多政策、法规上的制约,民用液氢的生产、储运和使用管理标准法规亟待完善,尤其在液氢储运装备设计制造、检验、检测标准和液氢加氢站建设标准等多方面。