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完成一座加氢站有多难?
日期:2020-06-30   [复制链接]
责任编辑:zhangchi_zrm 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
编者按:目前,我国加氢站的建设相对于新能源汽车产业的发展相对滞后,作为基础设施,加氢站的数量还不足以完全满足燃料电池汽车商业化应用的需求。

近两年,国家出台系列政策来鼓励燃料电池汽车的发展,就像充电基础设施对于电动汽车一样,氢能基础设施对于燃料电池汽车的发展也至关重要。

目前,我国加氢站的建设相对于新能源汽车产业的发展相对滞后,作为基础设施,加氢站的数量还不足以完全满足燃料电池汽车商业化应用的需求,这严重制约了燃料电池汽车的发展。因此,我国应加快加氢站的建设,完善其上游产业链的发展来推动加氢站的布局。

国内加氢站的形势

按照《节能与新能源汽车技术路线图》规划,到2020年,我国计划燃料电池汽车规模达到5000辆,建成加氢站至少100座;到2025年,我国计划燃料电池汽车规模达到5万辆,建成加氢站至少300座。

从2019年销量来看,我国燃料电池汽车销量增速明显,全年销售2737辆。从2015年仅有的10辆到2019年底,我国燃料电池汽车累计销量超过6500辆,已达成“实现5000辆氢燃料电池汽车规模”的阶段性目标。



(数据来源:中汽协)

加氢站方面,2019年我国加氢站建成30座,同比增加100%。从2006年第一座加氢站落地开始,截止到2019年底,我国累计建成61座加氢站。如今,氢能基础设施越来越受到重视,按照2019年增长速度,2020年实现“100座加氢站”的目标大有希望。



(数据来源:中汽协)

分地区来看,截止到2019年底,全国已经有16个省市建成了加氢站,分布比较散。61座加氢站主要分布在广东(以佛山为主)、上海、江苏等地,其他地区数量较少。


完善上游产业链配套 助力加氢站发展

制氢、储氢、运氢是加氢站上游氢能产业链的重要组成部分,每一个环节都影响着整体产业链的布局。

制氢

氢广泛存在于水、煤、天然气等化合物中,是二次能源,利用含氢化合物制取氢气是氢能发展和利用的基础和前提。目前,我国制氢方式主要有化石能源制氢、工业副产氢提纯制氢、电解水制氢三种制氢途径。

化石能源制氢过程中会产生大量的温室气体CO2,2019年6月“世界能源理事会”把这种伴有大量CO2排放的氢称为“灰氢”,把CO2通过CCUS或CCS利用或封存避免排放的氢称为“蓝氢”,氢灰变蓝才可以用。目前,CO2的捕集、利用和封存技术(CCUS或CCS)尚在试验并未产业化,亟待科技攻关。因此可以说,在当下的技术条件下,虽然化石能源制氢技术成熟,但此路径并不可取,不宜新建。

第二种制氢途径是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为主的工业副产氢提纯制氢,副产氢纯度较低、成分复杂,这类氢气成本低廉、不会产生额外碳排放且在全国各地均有分布,将这一类氢气作为燃料电池的氢源,有利于解决燃料氢气的成本和大规模储运问题,真正做到变废为宝。

第三种制氢途径是电解水制氢,可再生能源电解水制得的氢被“世界能源理事会”称为“绿氢”,是洁净的制氢技术,是未来制氢的发展方向。

除了以上三种制氢方式,还包括核能制氢、太阳能制氢、生物制氢,但这些途径技术尚未成熟,都处于研发阶段。

工业和信息化部原部长、党组书记,中国工业经济联合会会长李毅中表示,氢能源发展正当其时,要科学合理地选择制氢工艺路径,必须从源头以环保、经济、安全、高效的要求实现氢能的供给。制氢过程不能发生温室气体CO2的大量排放,显然这是首要的、必须的,建议国家应尽快制定限排的标准规范并严格执行。“灰氢”不可取,“蓝氢”可以用,“废氢”可回收,“绿氢”是方向。

储氢

与制氢相比,氢气的储存和运输问题相对来说比较棘手,氢能的存储运输是氢能应用的主要瓶颈之一,安全、高效的氢能储运技术是氢能应用的关键。

氢气是最轻的元素,在常温常态下为气态。目前,储运氢技术主要有高压储氢、液体储氢、固态储氢、有机液态储氢等。

高压气态储氢是最成熟、成本最低的技术。其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前所使用的容器是钢瓶,它的优点是结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快。

虽然高压气态储氢技术比较成熟、应用普遍,但是体积比容量小,未达到美国能源部(DOE)制定的发展目标,是该技术一个致命的弱点。除此之外,高压气态储氢存有泄漏、爆炸的安全隐患,因此安全性能有待提升。此外,国内储氢瓶内氢气重量尚不到储氢瓶重量的1%,只能适合小规模、短距离的运输场景。

液态氢的密度是气体氢的845倍,液态氢的体积能量密度比压缩状态下的氢气高出数倍,适合长距离运输。但液化1kg的氢气需要耗电4-10千瓦时,液氢的存储也需要耐超低温和保持超低温的特殊容器,储存容器需要抗冻、抗压以及必须严格绝热。所以这种方法成本太高,仅适用于不太计较成本问题且短时间内需迅速耗氢的航天航空领域。

固态储氢就是利用氢气与储氢材料之间发生物理或者化学变化从而转化为固溶体或者氢化物的形式来进行氢气储存的一种储氢方式。固态储氢方式能有效克服高压气态和低温液态两种储氢方式的不足,且储氢体积密度大、操作容易、运输方便、成本低、安全等。

有机液体储氢技术是通过不饱和液体有机物的可逆加氢和脱氢反应来实现储氢。有机液体具有高质量储氢密度和高体积储氢密度,可用现有管道设备进行长期储存和远距离运输,一定程度上解决能源短缺问题。但技术操作条件较为苛刻,要求催化加氢和脱氢的装置配置较高,导致费用较高,且脱氢反应效率比较低。

运氢

按照氢在输运时所处状态的不同,可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。其中,气氢输送和液氢输送是目前正在大规模使用的两种方式。

根据氢的输送距离、用氢要求及用户的分布情况,气氢可以用管道网络,或通过高压容器装在车、船等运输工具上进行输送。管道输送一般适用于用量大的场合,而车、船运输则适合于量小、用户比较分散的场合。液氢、固氢输运方法一般是采用车船输送。

制氢、储氢、运氢技术决定了加氢站上游氢源的供给,氢气的制备要与储存、运输、加注、应用协调发展才能使整个产业链完整、完善。

加氢站的建成与运营急需战略推进

加氢站虽然在燃料电池产业链有着举足轻重的地位,但目前来说,加氢站依然面对盈利前景不明等问题,除了市场规模小之外,还面临着成本、政策、技术等多重问题。

加氢站主要由四部分设备组成,包括储氢罐、压缩机、加氢机、站控系统。目前加氢站设备部件国产化率低,加氢站数量少,成本投入会比较高。”

以广东佛山瀚蓝(佛山)新能源运营有限公司为例,其公司负责人谈到,公司有两座正在投产的加氢站,每座加氢站前期投入要3000万,其中设备占了1800万。负责人表示,公司筹建的加氢站除了储氢罐是国产,其余设备则是以进口为主,所以投入成本比国内其他加氢站还要高。

除了成本问题,加氢站的选址也是非常重要的一个因素,选址必须要考虑安全因素,和重要公共建筑保持一定的安全距离。

此外,政策制度不完善、审批难也是建设加氢站面临的非常头疼的事情。目前,国内一些地方为推进燃料电池汽车的发展,出台了一些地方文件来规定加氢站主管部门,但作为地方标准,这些文件没有统一性,在一些地方,企业甚至不知道该去找哪个部门去审批,无法开展工作。审批工作已经成为加氢站建设面临最大的问题,大大制约了加氢站的发展。

目前,国内的加氢站数量较少,多以示范运营为主,主要服务于公交、物流车等公共领域,市场规模较小,短期内还无法大规模商业化应用。据了解,氢气的成本大约是40块钱每公斤,国家补贴20元,在政策的支持下,运营企业基本上可以维持收支平衡的状态。

资本方面也更热衷于氢燃料电池、整车生产等领域,加氢站相对滞后,盈利受限,这反过来又制约了企业的积极性,导致投资运营双双遇冷。

广东国鸿氢能科技有限公司供应链中心副总监范炳坚在2019年时候表示:“由于加氢站客户群比较窄,制氢的厂家比较少,生产成本本来就高,如果以后氢气变成能源了,像汽油、柴油一样的话,就能缓解高成本带来的压力。”

此前,氢能源被列为危化品,人们总是“谈氢色变”,这也给氢能的制造、运输和加氢站的建设、审批等带来阻碍,业内一直呼吁要把氢当做能源来管理,而不是危化品。2020年4月,中国能源局发布《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》,首次把氢能加入到能源行列,这一政策的发布将会促进氢能产业的发展,加氢站产业链也会因此加快推动步伐。

中国工程院原副院长、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任、中国金属学会理事长干勇认为:“氢能产业链长,它横跨能源、化工诸多领域,氢体系也很复杂,所以推进氢全产业链发展,要以企业为主体,也得有资本为纽带,集中国内优势单位把团队力量搞强,然后把氢体系全产业链的规划拿出来。从而来推进氢能产业链的发展。”

当前,燃料电池汽车正在在加速发展,预计到2030年,我国氢燃料电池汽车将达到100万辆,超过世界上其他国家。但目前加氢站发展相对滞后,建立一座加氢站,无论从政策、法规、流程、标准还是消防、环保等方面,再到运营盈利模式的不断探索,每一个产业链环节都需要“步步为营”,需要企业、政府与资本等多方面的配合才能完成。燃料电池汽车的发展势不可挡,但加氢站的完成很难,它急需重视,急需战略推进。


 原标题:完成一座加氢站有多难?
 
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来源:盖世汽车
 
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