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氢气储运卡脖子难题是啥?是成本!

作者:施芸芸 来源:中国汽车报 发布时间:2019-05-05 浏览:
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中国储能网讯:4月23日,工信部发言人黄利斌在国新办发布会上表示,氢燃料电池汽车将与纯电动汽车长期并存互补,下一步将联合有关部门开展示范运行,破解氢燃料电池汽车产业化、商业化难题,大力推进我国氢能及燃料电池汽车产业的创新发展。

目前,在我国燃料电池汽车的上游产业链中,氢气制取已经拥有较为成熟的技术和规模化效应,以加氢站为主要形式的氢气加注也正在受到各部门的重视,处于多方大力推进的过程中,今年还首次被写入了政府工作报告。而中间的储运环节,不仅挑战比前两者都大,国内核心技术掌握也极为不足。“氢气储运这一领域出现滞后的主要原因在于成本较高。过去,工业用氢对成本的敏感度较低,但如果要大规模推广燃料电池汽车,车用氢气的价格与传统燃料相比就不能相差太多,这也是氢气的存储和运输此时才开始受到行业关注的原因。”国际氢能燃料电池协会副秘书长王菊在接受《中国汽车报》记者采访时表示。

气氢是主流 成本低效率也低

“我们认为,国内氢能产业必须重视每个环节的协同发展。”空气产品公司中国区副总裁及东区总经理郁峰指出,在发展氢能产业时,往往大的投入都放在生产和加注环节,储运却关注不够,相关行业和部门都应提升对氢气储运环节的重视程度。如果氢气在储运环节遭遇瓶颈,高昂的存储和运输费用将会使整个氢能和燃料电池产业发展受阻。

目前氢气的存储方式包括低温液态储氢、高压气态储氢、固态储氢和有机液态储氢等,运输则可分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。据王菊介绍,我国目前氢气储运以气态氢为主,一般用压力为20MPa的长管拖车运输氢气到加氢站储存,储存压力为45MPa。与液氢储运相比,以气态的方式来储存和运输氢气成本较低。王菊告诉记者,目前气态氢以管束车方式运输成本大约为10元/100km,以500kg/d的加氢站为例,目前氢气的销售价格大约为60~80元/kg,这样算下来,氢气储运环节的成本占比大概为1/10~1/6。

不过,气氢成本低效率也低。王菊告诉记者,由于法规要求,我国无法实现70MPa的高压运输和储存,因此氢气储运效率不高。值得关注的是,在运输环节,40吨重的长管拖车大约只能运输400kg的氢气,这也是阻碍运输效率提升的一大原因。

此外,由于氢气在运输与储存的不同环节存在压差,需要专门的增压机进行增压处理,而国内目前大部分增压机仍依赖进口,这在一定程度上提高了氢气的使用成本。

推动液氢储运

市场化和规模化发展

与高压气态氢气运输相比,低温液态储氢的运输能力是其10倍以上,属于比较理想的储氢技术,也是未来重要的发展方向。目前,在欧、美、日等国家,液氢技术发展已经相对较为成熟,液氢在储运等环节已进入规模化应用阶段。

郁峰表示,欧美等国家的液氢产业发展从航空业开始,采用宇航局和企业合作的方式联合推进液氢产业商业化进程,以空气产品为主打的商业气体企业致力于研发液氢相关技术及装备制造,同时开展液氢工厂的投资,在满足航天液氢市场的需求以外,同时可以服务于广泛的工业和民用市场,最终通过市场化实现了液氢技术的成本优势和市场规模。

“虽然不同国家和地区的情况有差异,但把科研和商业相结合、以广泛的应用市场推动液氢发展的经验,是中国完全可以参考和借鉴的。”郁峰认为。

值得强调的是,液氢储运的经济性与储量大小密切相关。有研究结果表明,液化相同热值的氢气,比氢气压缩的耗电量高11倍以上,加之液氢储存罐的选材和技术水平要求高,前期投入的成本也高。根据测算,液化过程的相关成本(设备投资和电耗成本)占运氢成本的绝大比例,高达70%~80%。不过,由于液化设备的规模效应,液氢罐车运输方式的运氢成本将随着运输规模的增大而大幅降低。虽然长距离运输也会带来成本的提高,但提高的幅度并不大。

“高压气态储氢在国内处于小规模示范推广阶段,虽然成本相对较低、能耗相对小,但运输效率低,不适合大规模应用推广。”王菊指出,随着氢能与燃料电池汽车的大规模应用推广,储氢密度和传输效率都更高的低温液态储氢将是未来重要的发展方向。

设计面向消费者的

氢能输配系统

根据国际氢能委员会(H2 Council)的预测,到2050年,全球氢能消费占全部能源消费的比重会提高到18%;全球燃料电池乘用车保有量预计将达到4亿辆,约占全球乘用车保有量的25%;氢能经济的市场规模将达到2.5亿美元,带来二氧化碳减排6万吨。为推进我国氢能及燃料电池汽车的进一步发展,氢能储运环节的布局至关重要。

“传统的氢能输配系统设计初衷是供工业客户使用,而不是消费者。”在郁峰看来,面向加氢站客户的供应链和普通的工业氢气用户需要区别对待,对于加氢站客户,应该设计从消费者角度出发的氢能输配系统。例如针对加氢的高压力要求,空气产品公司开发了520BAR超高压氢气运输管车,这些管车采用复合材料制成的管束集合而成,和普通的氢气运输车相比,输送压力提升到520BAR,且配备了自动控制阀门,在和加氢站控制系统对接后,氢气将直接进入加氢机进行加氢。

鉴于目前我国液氢的储运和生产技术是建立在原有的军工小量生产的基础上,没有发展出大规模的民用生产和储运体系,郁峰建议:“可鼓励外资进入中国市场,引进技术,通过与国内企业合资合作,推动液氢产业链及应用市场的建立。”

此外,相关部门和行业还应着力提升普通群众对于液氢安全性的认知,更重要的是,完善液氢的监管和品类定性,将液氢定位为能源应用产品,以及建立关于液氢贮运设备制造和运行的标准体系。

“燃料电池汽车是全球汽车动力系统转型升级的重要方向。”王菊强调,只有致力于推动加氢基础设施建设的进一步完善、产业环境的进一步优化,燃料电池汽车才能成为我国改善能源结构、构建低碳交通体系的重要组成部分,同时也有助于中国汽车产业抢占未来汽车技术竞争的制高点。

关键字:氢能

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