根據(jù)氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，2030—2035年我國(guó)燃料電池汽車(chē)推廣規(guī)模將達(dá)到百萬(wàn)輛。屆時(shí)，氫用量將超過(guò)千萬(wàn)噸，如何保證氫的安全儲(chǔ)運(yùn)和使用，如何保障加氫站的盈利運(yùn)營(yíng)，成為行業(yè)繞不過(guò)的坎。
“截至目前，全球建成400余座加氫站，其中，1/3為液氫站，而我國(guó)還沒(méi)有一座?！敝袊?guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員李青給出了一組數(shù)據(jù)，揭示出我國(guó)在加氫站建設(shè)方面存在的短板。
在全球已經(jīng)廣泛開(kāi)展應(yīng)用的液氫加氫站，為何在我國(guó)“卡”了殼？
應(yīng)用規(guī)模小
國(guó)內(nèi)液氫需求未凸顯
氫的液化是支撐氫氣大規(guī)模收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸及應(yīng)用的一種專業(yè)技術(shù)。美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)已廣泛開(kāi)展液氫的儲(chǔ)運(yùn)、加注應(yīng)用，并占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢(shì)，而目前我國(guó)仍然以氣氫為主要應(yīng)用形式。
高壓氣態(tài)加氫站與液態(tài)儲(chǔ)氫加氫站最大的不同在于儲(chǔ)氫系統(tǒng)?！拔覈?guó)燃料電池汽車(chē)以商用車(chē)為主，這類(lèi)車(chē)的車(chē)載儲(chǔ)氫瓶主要使用35兆帕的加注壓力，相比國(guó)外乘用車(chē)所使用的70兆帕儲(chǔ)氫瓶，其技術(shù)較為簡(jiǎn)單，車(chē)輛運(yùn)營(yíng)成本和用氫成本更低。而國(guó)外液氫站通過(guò)汽化器，可以直接將氫加注到車(chē)輛里，因此在加氫端節(jié)省的成本能在一定程度上彌補(bǔ)氫液化成本和前期高投入。所以能推廣起來(lái)?！痹谏虾錀髂茉从邢薰矩?cái)務(wù)總監(jiān)曹俊看來(lái)，我國(guó)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展前期，各環(huán)節(jié)都在尋求降成本，目前在35兆帕的氫氣瓶就可以滿足應(yīng)用的情況下，暫時(shí)沒(méi)必要強(qiáng)裝70兆帕氫氣瓶，或者一定要配套液氫站。
據(jù)了解，目前我國(guó)加氫站多以示范為主，日均加氫量在300公斤以下，氫氣運(yùn)輸距離也在200公里以內(nèi)，多數(shù)加氫站運(yùn)行負(fù)荷率較低。因此，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，鑒于當(dāng)下高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)最為成熟，國(guó)內(nèi)發(fā)展氣態(tài)加氫站符合時(shí)宜。
此外，基于安全原因，我國(guó)對(duì)液氫管制較為嚴(yán)格，當(dāng)下難以普遍應(yīng)用。曹俊進(jìn)一步表示，未來(lái)3至5年，液氫加氫站會(huì)在部分地區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)示范，但短時(shí)間內(nèi)不會(huì)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。
產(chǎn)業(yè)剛起步
液氫綜合優(yōu)勢(shì)待顯現(xiàn)
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，氣態(tài)氫更適用于小規(guī)模、短途運(yùn)輸。未來(lái)，隨著加氫量的增加，將需要更多的高壓長(zhǎng)管拖車(chē)或儲(chǔ)氫瓶組，及龐大的壓縮機(jī)來(lái)滿足應(yīng)用。從成本角度看，加氫站每天加氫量從500公斤擴(kuò)容到1000公斤，僅此一項(xiàng)，設(shè)備投資就會(huì)大幅增加。
“液態(tài)氫和氣態(tài)氫相比，在裝載量、裝卸時(shí)間、儲(chǔ)蓄壓力、占地面積等方面都有突出優(yōu)勢(shì)。提升氫能儲(chǔ)運(yùn)效率，發(fā)展液態(tài)氫具有必要性。”李青從運(yùn)輸角度給記者算了一筆賬，“一輛重40噸的高壓氣氫運(yùn)輸車(chē)，一次大約能運(yùn)輸300多公斤氫，而使用同樣外形、重量的車(chē)輛運(yùn)輸液氫，單次運(yùn)輸量能達(dá)到4000多公斤，兩者之間差距超過(guò)10倍。使用液氫，可大大提高加氫站單站供應(yīng)量，減少車(chē)輛運(yùn)輸頻次?！?
在氫能的儲(chǔ)存上，李青進(jìn)一步表示，氣氫所使用的高壓氫氣集束管壓力儲(chǔ)氫量為300—1000公斤，占地60—80平方米；而液氫所使用的液態(tài)低溫液體儲(chǔ)罐儲(chǔ)氫量為400—60000公斤，占地15—30平方米。也就是說(shuō)，液氫加氫站儲(chǔ)氫量更大，而占地面積更小，“從全生命周期經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，氫用量越大，液氫儲(chǔ)運(yùn)的優(yōu)勢(shì)越為明顯。”
國(guó)際氫能委員會(huì)此前發(fā)布的《氫能源未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研報(bào)告》顯示，到2050年氫能源需求將是目前的10倍。而中國(guó)將是主要的應(yīng)用大國(guó)。除了車(chē)輛，氫能還將廣泛應(yīng)用在船舶、航天、物流、冶煉等領(lǐng)域。
“未來(lái)氫能將在我國(guó)能源體系中扮演重要角色，其體量巨大，基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)需遍布各地?！痹诶钋嗫磥?lái)，液氫具有綜合優(yōu)勢(shì)，能為氫能大發(fā)展提供有力的支撐。
進(jìn)入門(mén)檻高
國(guó)內(nèi)尚無(wú)自主技術(shù)裝備
當(dāng)前液氫是全球研發(fā)重點(diǎn)，盡管?chē)?guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展了相關(guān)研究，但目前主要集中在軍用和航天領(lǐng)域，沒(méi)有民用案例。
“儲(chǔ)存、運(yùn)輸、控制、加注這些在常溫高壓下涉及的每個(gè)環(huán)節(jié)、部件，都同樣需要一個(gè)相應(yīng)的低溫技術(shù)。”李青直言，液氫技術(shù)門(mén)檻很高，我國(guó)在液氫技術(shù)上的投入和成果較少，到現(xiàn)在還沒(méi)有一條獨(dú)立自主的技術(shù)裝備路線，亟待得到國(guó)家相關(guān)部門(mén)的高度重視，“要加大關(guān)注，加大投入，加大開(kāi)發(fā)。”
據(jù)了解，德國(guó)林德集團(tuán)、法國(guó)液化空氣集團(tuán)兩家公司基本壟斷了液氫裝備制造的核心技術(shù)。我國(guó)在氫液化裝置、液氫球罐、液氫儲(chǔ)運(yùn)容器與高壓四型瓶、液氫加氫站成套裝備，以及氫膨脹機(jī)、液氫泵、液氫閥門(mén)等關(guān)鍵零部件方面，均需要進(jìn)一步攻關(guān)。
對(duì)于加氫站未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，目前氫氣儲(chǔ)運(yùn)的方式各有特點(diǎn)，在不同應(yīng)用場(chǎng)景中要具體分析，沒(méi)有一種技術(shù)能“包打天下”。
“如果加氫站附近有規(guī)模制氫工廠，用管道運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性最好，但如果是長(zhǎng)距離管道運(yùn)輸，就要考慮到城市地下網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，很難鋪設(shè)新管道；液氫前期投入成本大、液化成本高，但規(guī)模運(yùn)輸過(guò)程比較節(jié)省。”曹俊指出，氫能儲(chǔ)運(yùn)形式將日趨多元化，除了經(jīng)常探討的氣氫、液氫和管道運(yùn)輸方式外，也有企業(yè)在布局其他儲(chǔ)運(yùn)方式，比如鎂合金固體儲(chǔ)氫、有機(jī)液體儲(chǔ)氫等。
