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“我國是產(chǎn)氫大國,擁有豐富的工業(yè)副產(chǎn)氫。此前,氫氣作為工業(yè)燃料和還原劑在化工廠(chǎng)內部可實(shí)現即制即用,但隨著(zhù)氫能在交通領(lǐng)域的加速應用,需要把氫從制氫廠(chǎng)運到加氫站,儲運環(huán)節成為氫能商業(yè)化應用亟待突破的瓶頸。同時(shí),隨著(zhù)氫能在交通、工業(yè)、電力等領(lǐng)域的廣泛應用,探索多種儲運路徑也成為行業(yè)重要發(fā)展方向?!敝袊吞烊粴夤煞萦邢薰臼突ぱ芯吭簹淠苎芯克彼L(cháng)李慶勛在日前召開(kāi)的2023氫能供應鏈峰會(huì )上表示。
“雙碳”目標下,我國氫能產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)史無(wú)前例的發(fā)展機遇。多位與會(huì )專(zhuān)家指出,當前我國氫能儲運成本高企問(wèn)題持續,運營(yíng)模式待突破,實(shí)現產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展離不開(kāi)對安全、高效、多元的氫儲運體系的持續探索。
高效儲運減少中間成本
一直以來(lái),我國氫氣來(lái)源都與煤炭工業(yè)緊密相連,主要集中在北方內陸地區,而東部沿海地區氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展超前,氫能需求量巨大。因此,我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在嚴重的供需錯配問(wèn)題,亟待突破儲運技術(shù)制約,減少氫能應用中間成本,實(shí)現大規模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
據了解,當前我國仍以20MPa氫氣運輸為主,30MPa剛開(kāi)始得到應用,而國外運氫基本采用50MPa Ⅳ型儲氫瓶,整體而言,我國儲運氫技術(shù)與國外相比還存在一定差距。
對于高壓氣氫而言,高壓力、大容積、低成本的氣態(tài)儲運裝備研發(fā)尤為關(guān)鍵。中國特種設備檢測研究院氣瓶檢測與試驗技術(shù)研究室主任李翔表示,儲氫裝備壓力提高可以帶來(lái)充裝量和儲氫密度的整體提升,極大提高氫儲運效率。同時(shí),設計儲運和充裝功能為一體的高壓儲運容器,為加氫站提供服務(wù)也是重要方向?!半m然高壓儲運容器制造成本較高,但由于它減少了加氫站中壓縮機和存儲容器的成本,同時(shí)省去了氫儲運這一中間環(huán)節,因此可大大降低整體成本?!?/p>
除持續提升高壓氣氫裝備技術(shù)外,業(yè)內對液氫儲運規?;c應用場(chǎng)景的展望從未停止?!耙簹溆型鉀Q氫儲運規?;y題?!焙教鞖淠芸萍加邢薰靖笨偨?jīng)理兼總工程師安剛介紹,相比于氣態(tài)儲氫,液氫最大優(yōu)勢是密度大,是20MPa氫氣的5倍、35MPa氫氣的3倍、70MPa氫氣的1.8倍?!耙惠v運輸液氫的車(chē),其運量可以頂10輛20MPa高壓氫氣運輸車(chē),因此非常適合氫的大規模儲運?!?/p>
“氫液化過(guò)程中雖然能耗較大,但液氫技術(shù)路線(xiàn)下,液氫工廠(chǎng)可以建在風(fēng)光發(fā)電廠(chǎng)附近電價(jià)較為便宜的地區,建成以液氫為儲運介質(zhì)的新能源電氫體系,結合風(fēng)光電的低碳、低成本和液氫穩定、便于規模儲運、分散使用等優(yōu)點(diǎn),規避風(fēng)光周期性、液氫能耗高的缺點(diǎn),實(shí)現新能源優(yōu)勢互補?!卑矂偙硎?,基于此,液氫在后續的儲存、運輸和終端配送使用環(huán)節所節省的費用,將遠遠大于液化環(huán)節的能耗成本。
天然氣摻氫或為過(guò)渡良方
北京市煤氣熱力工程設計院有限公司道石研究院總工程師王洪建指出,到2060年,氫能的終端消費占比將從目前的不到1%提升至20%甚至更多,實(shí)現如此巨大的增量空間,突破儲運瓶頸勢在必行?!艾F階段,氫能的儲運主要依靠長(cháng)管拖車(chē)進(jìn)行氣態(tài)儲運,中期可通過(guò)液氫拉長(cháng)氫的運輸距離。而長(cháng)遠來(lái)看,未來(lái)要真正實(shí)現大規模應用,一定是通過(guò)管道輸送,實(shí)現跨區域、更長(cháng)距離的應用示范?!?/p>
據國聯(lián)證券測算,當氫氣輸送距離為100公里時(shí),運輸成本約為1.43元/公斤。同等運輸距離下,管道輸氫成本遠低于高壓長(cháng)管拖車(chē)及低溫液態(tài)輸氫。因此,當氫氣下游需求足夠支撐大規模的氫能輸送時(shí),通過(guò)管道運輸氫氣是一種降低成本的可靠方法。
“不過(guò),當前我國加氫站尚未大范圍普及,站點(diǎn)較為分散,純氫管道運輸經(jīng)濟性有限,利用現有天然氣管網(wǎng)進(jìn)行天然氣摻氫運輸具備明顯成本優(yōu)勢,將成為解決氫氣規?;斔偷挠行緩??!蓖鹾榻ㄖ赋?,按照我國天然氣消費量計算,當天然氣摻氫比例為10%時(shí),可具備300多萬(wàn)噸/年的氫氣消納能力,并消納1700多億度綠電,有助于進(jìn)一步提高可再生能源在能源生產(chǎn)結構中的滲透率。
與此同時(shí),我國也有具備發(fā)展天然氣管道摻氫輸送技術(shù)的產(chǎn)業(yè)基礎。以摻氫比例10%—20%計算,等熱值碳減排量在3.5%—7.6%之間;充分利用已有燃氣管網(wǎng)基礎設施,大規模、長(cháng)距離輸氫成本每百公里為0.3—0.8元/千克,大幅低于長(cháng)管拖車(chē)和液氫罐車(chē)。
值得注意的是,天然氣摻氫因發(fā)展前景廣闊,已在多地受到高度重視。王洪建舉例稱(chēng),例如,山東開(kāi)展了“氫進(jìn)萬(wàn)家”科技示范工程,同時(shí)出臺扶持政策,對天然氣管道摻氫、純氫管道項目,按設備投資額的30%進(jìn)行補貼。再如,近兩年,天然氣摻氫示范應用開(kāi)始連續出現在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目中。
打造穩定供應體系
《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃(2021-2035年)》提出,要穩步構建儲運體系,支持開(kāi)展多種儲運方式的探索和實(shí)踐,逐步構建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲運體系。政策已指明方向,但記者了解到,在實(shí)際探索過(guò)程中,氫氣的儲存和運輸仍面臨供應不穩定、標準缺失等不少困難和挑戰。
北京興創(chuàng )海珀爾運輸有限公司總經(jīng)理李鐵軍直言,以北京為例,北京的氫氣供應商停產(chǎn)檢修要20天左右,如果在這期間合作的另一家氫氣供應商設備突然出現問(wèn)題,就會(huì )造成氫氣供應不足。此外,受制于安全風(fēng)險管理規定,加氫站不能同時(shí)停放?;愤\輸車(chē)輛,必須按時(shí)段一車(chē)一車(chē)地卸載氫氣,如有某一環(huán)節做不到有效銜接,就會(huì )造成斷氫或車(chē)輛積壓。
“在運輸過(guò)程中,溫度和壓力的變化都會(huì )引起加氫站卸氫量和制氫廠(chǎng)提氫量之間的差異,需要雙方反復協(xié)商、溝通,如果遇到雙方采用的計算方式或標準不一,則更讓人頭疼?!崩铊F軍說(shuō)。
對此,定州旭陽(yáng)氫能有限公司總經(jīng)理李延閩提出,希望業(yè)內相關(guān)團體、協(xié)會(huì )能牽頭討論,將安全、場(chǎng)地、環(huán)境等各種因素考慮在內制定一個(gè)大家都認可的標準進(jìn)行統一計量,讓大家有標準可依?!傲硗?,上下游的合作供氫穩定性,也是保證氫源供給的重要因素。穩定的合作與規劃,將有利于產(chǎn)業(yè)上下游銜接流暢,從而保障氫氣的穩定供應?!?/p>
中物聯(lián)?;肺锪鞣謺?huì )氫能儲運與應用工作組負責人楊春光指出,如果僅局限于氫氣運輸這一個(gè)環(huán)節,解決成本高、運營(yíng)難等問(wèn)題將挑戰重重,但未來(lái)如果形成穩定、安全、多元的氫儲運體系,實(shí)現高壓氫氣、液氫和氫氣管道等運輸方式的銜接,保證氫氣在供應鏈中的可靠供應,將進(jìn)一步改善當前氫儲運成本高企、輸送距離受限的困境,利好氫能產(chǎn)業(yè)規?;l(fā)展。