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液氢加快落地,中国氢能有望跨越“卡脖子”地带

时间:  2021-04-15 19:51   来源:  汽车总站网原创    作者:  韩喻

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“用氢地区不产氢”,“产氢地区没装备”……

氢气储运技术及装备发展滞后、储运成本居高不下……在全国各地争相发展氢能产业的另一面,氢气储运正成为当下我国氢燃料电池产业发展的“卡脖子”地带。

业内通常认为:将氢气液化,以提高储运密度,是尚未具备大规模管道输氢技术背景下,最直接有效的输送方法。

液氢加快落地,中国氢能有望跨越“卡脖子”地带

缓解氢能供需错配

我国是产氢大国,丰富的工业副产氢可以充分保证氢燃料电池产业所需的氢源。但氢气来源与煤炭工业紧密相连,主要集中在北方内陆地区,而东部沿海地区氢能产业发展超前,氢能需求量巨大。我国氢能产业发展存在严重的氢能供需错配问题。

常见的氢气输送主要有四种方式:一是高压气态运输;二是管道输送;三是低温液氢输送;四是固体或液体储氢运输。

其中,高压气态储运是目前最常见的氢气储运方式。相较于高压储运,液氢储运具有运输成本低、氢纯度高、计量方便等优势,更适合大规模部署和输运。

气态氢需要降温到-253℃而形成液态,密度70.8千克/立方,一吨液氢可汽化成1万多立方氢气。且在-253℃低温下,除了氦、氖稀有气体之外的所有气体杂质都会凝固分离,液氢汽化可以获得6N(即99.9999%)及以上的超纯氢。

成本方面,高压气态储氢运输成本高昂。据了解,国内标准规定长管拖车气瓶公称工作压力为10-30MPa,运输氢气的气瓶多为20MPa。在20MPa高压气态下,1KG氢气运输成本将近10元/百公里。当副产氢成本在10-15元/KG的情况下,要达到站售氢气成本低于35元/kg,高压气态氢仅适用于200公里以内的短途运输。运输距离超过200千米时,液氢的运输和能耗费用之和将低于高压气氢。

数据显示,液氢运输成本仅为高压氢气的1/5-1/8。缓解氢能供需错配,未来长途运输将依靠低温液氢的发展。

液氢加快落地,中国氢能有望跨越“卡脖子”地带

液氢掀起“民用潮”

此前,我国液氢主要用于航空航天等领域,民用液氢方面几乎是空白,远远落后于发达国家。

据了解,全球目前已经有数十座液氢工厂,总液氢产能480吨/天。全球近500座加氢站中液氢储氢型加氢站占比三分之一,北美占了全球液氢产能总量的85%以上。

美国本土已有15座以上液氢工厂,液氢产能达326吨/天,居全球首位,加拿大还有80吨/天的液氢产能也为美国所用;欧洲4座液氢工厂液氢产能为24吨/天。亚洲有16座液氢工厂,总产能38.3吨/天,日本占了三分之二。

液氢加快落地,中国氢能有望跨越“卡脖子”地带
美国液氢工厂

回看我国,以前的液氢发展工厂仅主要服务于航天发射,陕西兴平、海南文昌、北京101所、西昌基地等总产能仅有4吨/天,数量和产量落后于欧美国家。

民用液氢的研发和使用亟待推进,科技部在2020年“可再生能源与氢能技术”重点研发专项指南中提出,研制液化能力≥5d/t且氢气液化能耗≤13kWh/kgLH2的单套装备,对标国外主流大型氢液化装置性能。

这么做的目的就是尽快缩短我国与发达国家的差距,力求液氢早日实现大规模产业化。

在此方面,浙江嘉兴是国内最热衷于液氢项目的地区之一,嘉化能源、美国AP公司、德国林德公司已分别在嘉兴投资建设液氢项目,在解决长三角地区的氢源问题方面贡献颇多。

2020年4月,鸿达兴业发布公告称,氢液化工厂项目已经在内蒙古完成项目建设和安装调试等工作,现已建成投产。这填补了我国在民用液氢方面的空白,推动了我国液氢产业的发展。

八个月之后,这条生产线的液氢,从乌海顺利运抵广州,跨越2500多公里,完成了国内首次实现的民用液氢超长距离运输。

在鸿达兴业液氢工厂投建的同时,由岳阳市工信局牵头引进,中石化巴陵石油化工有限公司和湖南核电有限公司共同投资11亿元,建设国内首座液氢工厂,产能60T/d。如果建成,将成为我国产量最大的液氢工厂。

2021年2月,重塑集团、佛燃能源、国富氢能、泰极动力四大企业签署合作协议,合作推进“液氢储氢加氢站项目”,该项目获得中国氢能产业先发城市佛山市政府的高度重视与支持,被认为能进一步夯实佛山氢能产业的先发优势,助力佛山“国家级氢能产业示范区”建设。

根据协议,四方将发挥各自在液氢制-储-运-加-用方面的优势,推动建设三座液氢储氢型加注站,立足佛山,面向广东及全国,为大功率、长续驶里程的燃料电池汽车,提供大流量快速加氢服务。

除此之外,浙江海盐、河北定州、河南洛阳等地的企业也都在积极进行液氢民用化项目建设与探索,我国液氢正在掀起“民用”热潮。

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我国液氢项目

亟需加码的政策与技术

任何产业的发展都离不开顶层政策的支持,液氢也一样。政策法规不完善、行业标准缺位将会影响液氢的健康有序发展。

从2017年起,全国氢能标委会便组织国内液氢生产运营、装备研究、制造企业、高等院校等,编写制定了《液氢生产系统技术规范》、《液氢贮存和运输安全技术要求》、《氢能汽车用燃料液氢》三项国家标准。2019年10月,三项液氢国家标准审查通过,但目前尚未正式发布。

其他与液氢相关的政策也寥寥无几。

技术方面,由于我国在液氢发展方面起步慢,液氢的加注、装备的性能、大规模工程化降本等和国外仍有一定差距,核心零部件、阀门、控制元器件、液氢泵等仍未拥有核心技术。

加之,美国一直对中国进行技术禁运,禁运与大规模液氢生产和储运相关的系统装备和组件、测试检测与生产装备、材料、工艺技术等,也限制其盟国向中国出售设备和技术。

因此,国内液氢产业想要实现发展,在相关设备、零部件的国产化方面需大力推进研发进程,打破国际壁垒,走向全球市场。

值得一提的是,国内企业早已开始行动。重塑集团、佛燃能源等合作的“液氢储氢加氢站项目”也或开展自主液氢与深冷高压技术和装备的开发,加快液氢技术产业化实践,推动中国高密度高效率的液氢储运加注技术进步。

液氢加快落地,中国氢能有望跨越“卡脖子”地带
液氢储氢加氢站项目云签约

我国液氢项目加速落地,掌握核心关键设备和技术至关重要,液氢的发展还将经历一个长期复杂的推广过程,企业的努力与国家的政策支持均不可或缺。

中国实现碳中和碳达峰,氢能源将会发挥重要作用,液氢之路依旧任重道远。
 

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