受困于“技术与成本”,加氢站如何才能走出发展中的瓶颈呢?

氢能畅想 2023-12-01
3402 字丨阅读本文需 8 分钟

如果加氢站能像加油站一样随处可见,FCV的商业版图会不会迎来发展的黄金期?近日,继广东、河北等地后,又一地明确制氢加氢站可不入化工园区,绿氢生产不需危化品许可!今年以来,包括辽宁沈阳吉林、河北在内的多地纷纷发布可再生能源制氢在危化品许可方面的政策许可。虽然只是地区探索性的一步,但却释放出了不一样的信号,为氢能产业链从制氢环节源头上进行了松绑。对此,业界认为,此举有助于降低当地氢气制造成本,促进氢能行业发展。

一、加氢站借政策东风

当前阶段不少加氢站也正是借着这股政策的东风拔地而起。

目前已有多省市政府发布加氢站建设补贴,示范城市大多按照加氢站设备投资额或整体投资额的比例给予补贴,最高补贴额200-300万元不等。

此次多地接连试水“加氢站出走”计划,对苦于储运成本的加氢站来说是一个机会,制氢加氢一体站的市场大开。

二、成本高成加氢站建设最大难题

根据氢气来源不同,加氢站可以分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站。

目前国内已建成的加氢站中约90%的站点采取的是站外供氢模式,按照设计加注量1000kg/d、日均加注负荷50%计算:外供氢加氢站枪口加注成本55-60元/kg,其中氢气到站成本约占76%,站内运营成本占比24%。

制氢基地审批难,建设难;煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢、工业副产氢、水电解制氢等不同渠道的氢气难以保证质量的一致性等种种问题都难以保障外供氢的稳定供应。

氢源价格和运输费用使得外供站加注成本被拉高。

高企的生产成本使得企业盈利空间受到限制,制氢加氢一体站的优势明显,同规格下,在电价为0.45元/千瓦时情况时,碱性水电解与PEM电解水制氢成本分别为26元和39元。

虽然制氢加氢一体站在氢源成本上得到控制,但建设成本的高企还是令人望而却步,另外,安全问题始终是一条红线,对于站内制氢氢氧混合的隐患还需提高警惕。

加氢站是氢能产业发展的基础环节,加氢站不破冰,就不能说氢能产业真正迎来春天,面对政策的放开,各地目前尚持观望之态,但这是一个信号,降低加氢站的运维成本,推进氢能产业链扩大的向好信号。

数据显示,目前,建成一座加氢能力大于200公斤的加氢站需要1000多万元,如此高昂的建设成本显然是加氢站快速发展的最大障碍。要想实现加氢站大规模建设,加快产业布局,大幅度降低成本是当务之急。衣宝廉记者说,因成本高,加氢站建设的相关技术还有待进一步研发,否则难以促进市场化大规模推广。

日本是全球最早实现氢燃料电池汽车推广的国家,但其也面临加氢站建设方面的问题。本田首席研究员守谷隆史日前表示,在日本有91座已经在运行的加氢站,还有9座正在建设的加氢站,但还远远不够。“在加氢站的建设过程中,我们需要对建设成本、运营成本、安装成本等方面进行探索,包括法规也需要灵活调整,提高行业发展速度。”守谷隆史说。

为何建设一座加氢站的成本如此之高?

有专家表示,这与相关技术、安全要求存在很大关系。以储氢材料为例,目前的技术条件导致储氢容量很低,氢气的质量仅占容器质量的1%~2%。目前比较先进的杂环化合物储运氢的技术可使储氢量达到5%~6%,是值得探讨和实验、被认为是一种有前途的氢储运方法,但这种方法目前还没有被广泛应用于氢的储存,还有待试验验证。

三、氢储运技术影响加氢站建设

氢储运是氢能产业中的重要一环,目前其成本在整个氢能产业链中的占比约为30%-40%,直接影响着氢能产业链的降本空间和规模化发展。在近期举行的多个氢能会议上,多位业内人士指出,目前我国氢能产业整体发展速度较为缓慢,主要原因就在于储运成本高企。

从现状看,高压气态储氢运氢仍是我国使用最多的方式。不过,由于氢气密度非常小,单车氢气运输量少,导致运输效率低、成本高。

中国科学院院士、国际氢能与燃料电池协会理事长欧阳明高算了一笔账:从氢能运输角度看,原料氢成本是11元/千克,如果用拖车输送20兆帕的氢气瓶,100公里需10元/千克,加氢站的成本费用为10元/千克,加氢车辆的最终费用为30元/千克以上。

“因此,提高储运压力是解决上述问题的途径之一。”欧阳明高表示,如果氢瓶的压力提高到50兆帕,单车运氢可接近1吨,运输成本就会大幅下降。“目前,车用氢瓶压强大多为35兆帕,中期看,成本不太可能突破。”

氢储运就像人体的血管,将氢气供应给用氢端的各地区,一旦关键通道没有建成或无法匹配氢能上下游的供需需求,整个行业发展就会像人体组织缺血一样“坏死”。

据魏蔚介绍,氢气和天然气的性质、特点、状态和应用场景高度相似,当前的氢储运问题和当初天然气面临的难题差不多,都基础设施不完善的问题,这也是产业发展必经的阶段。“目前,我国有400多座加氢站,由于氢气储运难,使得部分加氢站加氢能力不足,使用效率也不高。”

王东雨也表示,车载储氢系统受制碳纤维价格影响,目前看不到成本下降的路径与时间,导致整车购置成本大于纯电车辆。“此外,储运环节离不开氢安全保证,也导致储运环节技术突破较缓慢。”王东雨进一步分析,因为严苛的安全验证与准入要求,甚至对临氢的金属材料和非金属材料都要做大量试验,每种材料的更换也需要重新进行安全验证与准入申请,导致储运设备成本无法有效降低。

如何破解氢储运难题?“管道运输将成为未来解决大规模、长距离绿氢运输的优选方案。”欧阳明高坦言。

记者注意到,管道运氢作为大容量、低成本的运输方式,日益受到国内能源企业重视,甚至有企业负责人表示,未来管道输氢建设将促使氢能产业发生革命性变化。“一旦实现氢气管道运输,输氢成本将大幅降低。”

“从今年开始,中石化、中石油分别都进行了管道送氢,每公斤氢运输100公里,成本从10元降到0.5元,变成原来的5%。”亿杰锋源执行董事王海峰说,“这个结果很好,相当于在内蒙古制氢运到北京,管道输送成本基本在3元/公斤-4元/公斤,而制氢成本为8-10元,运到北京加5元。个人认为,这是未来打通产氢和消纳能源不平衡的重要环节。”

四、加氢站建设仍需政府主导

按照规划,2025年,我国将实现加氢站等配套基础设施的完善。预计2025年后,国内燃料电池汽车产业将进入快速发展阶段,到2030年国内燃料电池汽车年销量规模可达百万辆以上,配套加氢站数量将在4500座以上,对应加氢站投资规模800亿元,相关设备投资规模达到500亿元。

不过,目前来看,成本高、技术难度大的难题不解决,加氢站的完善仍存在很多困难,不少业内人士认为,解决这些难题还需要政府主导。

与新能源汽车地方推广一样,加氢站建设也对地方补贴和政府支持存在很大依赖性,同时地方政府的补贴和积极探索成为加氢站建设的重要支撑。卢琛钰表示,在加氢站的建设上,国内尤其是地方政府已经有了很多尝试和探索,海南、江苏盐城等地都用补贴+联合运营的方式探索推进加氢站的建设,目前看已经取得了不错的效果。广东省曾对200公斤以上的加氢站给予500万元的奖励,高补贴成为推进加氢站建设的有力推手。广东佛山已经开始试点加氢站与加油站合并建设。佛山市副市长许国就曾介绍,佛山在推动加氢站建设方面,找到了一条有效途径,发动中石化、中海油、中石油,在现有的加油站基础上加一个加氢装置。许国认为:“国内现有的加油站几乎都可以搞加氢站,只要把中石化、中石油、中海油的力量调度起来,我国加氢站的数量只要两到三年的时间,就可以达到全世界最多的水平。”

“加氢站建设跟不上主要是政府导向和支持力度问题。”新研氢能源科技有限公司CTO、IEC国际标准召集人齐志刚对《中国汽车报》记者说,当前,在加氢站的建设上,国家层面有明确支持,但很多地方政府因为担心安全问题,对加氢站的支持力度不够。

齐志刚强调:“氢气和氢气站是很安全的,只是绝大多数人对氢气不了解,想当然地认为氢气不安全。如果他们了解一下氢气的物理特性、化学结构和实际案例,很快就会认识到,其实氢气是目前所有气态或液态燃料中最安全的。”

齐志刚认为,地方政府的担心带来审批流程过长、怕承担责任、限制的条条框框特别多等问题,这些问题是导致加氢站建设跟不上的根本原因。“如果这种情况能够改变,可以吸引很多资本,而且他们会实现盈利,生存下去没有问题。”齐志刚建议,国家应该引导甚至用强制命令的行政手段要求地方政府全力支持加氢站的建设,这才是推动加氢站建设的根本方法。

衣宝廉认为,燃料电池汽车大规模示范要从对加氢站依赖度低的公交车等商用车开始。这与宇通客车燃料电池专业首席工程师李进观点相同:“中国燃料电池汽车商业化以商用车作为突破口更可行。”李进称,氢燃料电池客车大多在固定线路使用,方便布局加氢基础设施。卢琛钰也认为:“商用车点对点的运营、专人管理,较利于推广氢燃料电池汽车,而且相对乘用车,商用车技术要求也没那么高,我国在这一市场发展得比较好。因为有了固定的市场需求,加氢站的建设也变得容易得多,见到收益之后,相关站点建设的步伐也会加快。”

值得注意的是,现阶段是否需要大规模建设加氢站,加氢站降低成本是否只有技术提升一条途径等问题,业内尚有些争议。卢琛钰就表示:“无论是成本问题还是基础设施配套问题,都是建立在一定产业规模基础上的。”他认为,就像纯电动汽车示范阶段,很多充电站被荒废一样,在市场上没有一定规模的车辆时,建设过多的加氢站只会造成资源浪费。

文章来源: 中国汽车报 ,中能传媒,能源Time

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