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完成一座加氢站有多难?

时间:2020-06-30来源:新能源有哪些 作者:宝新能源股票点击:
在过去的两年里,国家出台了一系列政策来鼓励燃料电池汽车的发展,正如充电的基本措施对于电动汽车来说是常见的一样,氢能的基本措施对于燃料电池汽车的发展也是至关重要的。 目前,中国氢站的支持滞后于新能源汽车的发展。作为一项基本措施,氢气加气站的数

在过去的两年里,国家出台了一系列政策来鼓励燃料电池汽车的发展,正如充电的基本措施对于电动汽车来说是常见的一样,氢能的基本措施对于燃料电池汽车的发展也是至关重要的。

目前,中国氢站的支持滞后于新能源汽车的发展。作为一项基本措施,氢气加气站的数量不足以完全满足燃料电池汽车行业应用的需求,这严重制约了燃料电池汽车的发展。因此,中国应加快对氢站的支持,完善上游属地链的增长,以刺激氢站的结构。

中国加氢站现状

根据《节能与新能源汽车手艺路线图》计划,到2020年,中国计划建造5000辆燃料电池汽车,并建造至少100个氢燃料站;到2025年,中国计划建造5万辆燃料电池汽车和至少300个氢燃料站。

就2019年销量而言,燃料电池汽车在中国的销量大幅增长,全年共销售2737辆。从2015年仅有10辆汽车到2019年底,燃料电池汽车在中国的累计销量已超过6500辆,取消了“实现5000辆氢燃料电池汽车规模”的阶段性政策。

原始数据:中国汽车工业协会

在加氢站方面,2019年中国建成了30个加氢站,同比增长100%。从2006年第一个加氢站登陆到2019年底,中国已经建成了61个加氢站。目前,氢能扎根倡议越来越受到重视。根据2019年的增长速度,2020年“100个加氢站”的政策是有希望的。

数据来源:中国汽车工业协会、桔子俱乐部研究所

就地区而言,截至2019年底,全国已有16个省市建成了加氢站,且分布分散。61个加氢站主要分布在广东(主要是佛山)、上海、江苏等地,少数在其他地区。

数据来源:橙色社会研究所

完善的上游生产链支持有助于氢气加气站的发展

氢气生产、储存和运输是氢气加气站上游氢能生产链的主要组成部分,每个环节都影响着整个家庭链的结构。

制氢

氢普遍存在于水、煤、天然气和其他化合物中,是二次能源。利用含氢化合物生产氢气是氢能增长和利用的基础和先决条件。目前,中国有三种制氢方式:化石能源、工业副产品氢的净化和水的电解。

在化石能源制氢过程中,会产生大量的温室气体CO2。2019年6月,世界能源理事会将这种排放大量二氧化碳的氢称为“灰氢”,并把CCUS或CCS在CO2过程中诱导或密封的氢称为“蓝氢”,以避免排放“蓝氢”,只有当氢灰变成蓝色时才可以使用。目前,CO2的捕集、处理和储存技术(CCUS或CCS)仍处于试验阶段,尚未生产,迫切需要解决科学技术中的关键问题。因此,可以说,在当前的技术前提下,虽然化石能源制氢技术已经成熟,但这条道路并不适合新的建设。

第二种制氢方式是从工业副产氢气中提纯生产氢气,主要由焦炉气、氯碱尾气和丙烷脱氢组成。副产物氢气纯度低,成分复杂。这种氢成本低,没有额外的碳排放,分布在全国各地。将这种氢作为燃料电池的氢源,有利于解决燃料氢成本和大规模储运问题,真正变废为宝。

产生氢气的第三种方法是电解水产生氢气。利用可再生能源电解水产生的氢气被世界能源理事会称为“绿色氢气”,是一种清洁的制氢技术,也是未来氢气生产的增长目标。

除了上述三种类型的制氢外,它还包括核能制氢、太阳能制氢和太阳能制氢

与制氢相比,氢的储存和运输相对困难。氢能的储存和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枢纽。

氢是最轻的元素,在常温下是气态的。目前,储氢和运输技术主要包括高压储氢、液态储氢、固态储氢、有机液态储氢等。

高压气态氢储存是成本最低的最成熟的技术。它的储存方式是通过高压将氢气压缩到高压容器中。目前使用的容器为钢瓶,具有布局简单、制备压缩氢气能耗低、充放气速度快的优点。

尽管高压气态氢储存技术已经成熟并得到广泛应用,但这是该技术的致命弱点,因为该技术体积小、容量小,不能满足美国能源部(DOE)制定的增长政策。另外,高压气态氢储存存在泄漏和爆炸的安全隐患,安全功能有待提升。此外,国内储氢瓶中氢气的重量不到储氢瓶重量的1%,仅适用于小规模和短距离运输的情况。

液态氢的密度是气态氢的845倍,液态氢的体积能量密度比压缩氢高几倍,适合长距离运输。然而,液化1千克氢需要4-10千瓦时,储存液态氢还需要一个特殊的耐超低温容器,这需要抗冻性、耐压性和严格的隔热性。因此,该方法的成本太高,并且仅适用于不考虑成本问题并且需要在短时间内快速消耗氢气的航空航天类别。

固态储氢是一种利用氢和储氢材料之间的物理或化学转化为固溶体或氢化物来储存氢的储氢系统。固体储氢系统能有效克服高压气态和低温液态储氢系统的缺点,具有体积密度高、操作简单、运输方便、成本低和安全的优点。

有机液态储氢技术是通过不饱和液态有机物的可逆加氢和脱氢混响来实现储氢。有机液体具有高质量储氢密度和高体积储氢密度,可通过现有管道设备永久储存和远程运输,解决了能源短缺问题。然而,工艺操作的前提相当苛刻,这要求催化加氢和脱氢的装配设置更高,导致成本更高和脱氢效率更低。

氢传输

根据氢气输送条件的不同,可分为气体氢气输送、液体氢气输送和固体氢气输送。其中,气氢输运和液氢输运是目前正在大规模使用的两种类型。

根据氢气的输送距离、氢气消耗的要求和用户的分布情况,气体和氢气可以通过管道收集,也可以通过车辆、船舶等运输工艺高压容器。管道运输一般适用于消耗量大的场合,而卡车和轮船运输则适用于消耗量小且用户分散的场合。液态氢和固态氢的运输方式通常是车船运输。

氢气的生产、储存和运输技术决定了氢气加气站上游氢源的供应。氢气的制备应与储存、运输、填充和应用协调发展,以使整个生产链完整和完善。

加氢站的建设和运行亟待规划和推进

加氢站照片原件:央视财经

尽管氢燃料站在燃料电池产业链条中扮演着重要角色,但目前氢燃料站仍面临利润不明确等问题

此外,政策体系的不完善和审批的困难也是建设加氢站的一大难题。目前,为了促进燃料电池汽车在中国一些地方的发展,一些地方已经下发文件指定了氢燃料站的主管部门。然而,作为一个地方尺度,这些文件是不统一的。在一些地方,企业甚至不知道去哪个部门审批,也不能开展工作。审批工作已成为氢站支撑面临的最大问题,极大地制约了氢站的发展。

目前,中国的加氢站数量很少,大多数都是示范运营。它们主要工作在公共交通、物流车辆等公共领域,市场规模小,短期内无法用于大规模贸易。据了解,氢的成本约为每公斤40元,国家补贴20元。在政策的支持下,经营企业可以维持国际收支平衡。

就资本而言,我们更热衷于氢燃料电池、汽车生产等。加氢站相对滞后,利润有限,这反过来又制约了企业的积极性,导致投资和运营冷淡。

广东郭虹氢能科技有限公司供应链中心副主任范炳建在2019年表示:“由于氢气加气站客户基础狭窄,氢气生产厂家的比强度较低,生产成本本来就高。如果将来氢成为能源,就像汽油和柴油一样,它可以缓解高成本带来的压力。”

以前,氢能被归类为危险化学品,人们总是谈论氢变色,这也阻碍了氢能的制造和运输,以及氢燃料补给站的支持和批准。该行业一直呼吁将氢作为能源,而不是危险的化学物质。2020年4月,中国能源局发布《中华人民共和国能源法(收罗定见稿)》,首次将氢能纳入能源队列。这一政策的出台将促进氢能产业的增长,而氢能加气站的产业链也将加速和刺激相关措施。

中国工程院前副院长、国家新材料发展专家咨询委员会主任、中国金属学会主席,干勇

图片启动:中央电视台视频截图

中国工程院前副院长、国家新材料发展专家咨询委员会主任、中国金属学会主席干勇说:“氢能家族有一条长长的链条,跨越能源和化学工业的许多领域,氢系统也非常复杂。因此,要促进氢气家族生产链的成长,企业应成为主体,资源也应作为纽带,国内优势单位应集中力量加强团队力量,进而提出以氢气系统家族为链条的计划。从而促进氢能生产链的增长。”

目前,燃料电池汽车正在加速增长。据估计,到2030年,中国的氢燃料电池汽车将达到100万个新能源电池,高于世界其他国家。然而,目前,加氢站的发展相对滞后。要建立一个氢燃料站,所有物链中的每一个环节都需要“一步一步”进行,这需要企业、当局和资源的合资,无论从政策、法规、程序、标准、消防、环保等方面来看。以无休止的追求经营利润的模式。燃料电池汽车的增长是不可阻挡的,但氢燃料站的完成是非常困难的,所以它迫切需要正视它。

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