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2月10日,國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》,關(guān)于氫能,其中提出:推行大容量電氣化公共交通和電動、氫能、先進生物液體燃料、天然氣等清潔能源交通工具,完善充換電、加氫、加氣(LNG)站點布局及服務(wù)設(shè)施,降低交通運輸領(lǐng)域清潔能源用能成本。我們認(rèn)為在政策持續(xù)的催化下,產(chǎn)業(yè)前景巨大。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入快車道氫能產(chǎn)業(yè)鏈較長,上游涉及氫氣制取、儲運及加注等多個流程,中游為氫燃料電池及其系統(tǒng)配件的制造,氫能的下游利用途徑多種多樣,主要包括交通運輸領(lǐng)域以及儲能、工業(yè)等領(lǐng)域。根據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(2020)》預(yù)測,2030年中國氫氣需求量3715萬噸,在終端能源消費中占比約為5%,氫能在交通領(lǐng)域/發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用有望快速發(fā)展氫氣應(yīng)與氧氣、毒物、放射性材料、過氧化有機物以及其它可燃材料分開存放。山東氫氣運輸市場價
測算過程如下表:氫氣管網(wǎng)相比長管拖車具備成本優(yōu)勢。由于壓縮每公斤氫氣所消耗的電量是一定的。管道運氫成本增長的驅(qū)動因素主要是與輸送距離正相關(guān)的管材折舊及維護費用。當(dāng)輸送距離為100km時,運氫成本為,為同等距離下氣氫拖車成本的1/5,通過管道運輸氫氣是一種降低成本的可靠方法。管道運氫成本很大程度上受到需求端的影響。雖然測算結(jié)果顯示管道運氫成本較低,但達到該成本的前提是管道的運能利用率達到100%,即加氫站有足夠的氫氣需求。運氫成本隨著利用率的下降而上升,當(dāng)運能利用率為20%時,管道運氫的成本已經(jīng)接近長管拖車運氫。在當(dāng)前加氫站尚未普及、站點較為分散的情況下,管道運氫的成本優(yōu)勢并不明顯。但隨著氫能產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展,氫氣管網(wǎng)終將成為低成本運氫方式的選擇。液氫罐車運輸:適合長距離運輸,國內(nèi)外應(yīng)用差距明顯液氫運輸相比氣氫效率更高,但國內(nèi)應(yīng)用程度有限液氫罐車運輸系統(tǒng)由動力車頭、整車拖盤和液氫儲罐3部分組成。由于液氫的運輸溫度需保持在-253℃以下,與外部環(huán)境溫差較大,為保證液氫儲存的密封和隔熱性能,對液氫儲罐的材料和工藝有很高的要求,使其初始投資成本較高。液氫罐車運輸具有更高的運輸效率,但液化過程能耗大。 西藏氣態(tài)氫氣運輸氫氣的應(yīng)用主要分為兩個方面,一個是在傳統(tǒng)行業(yè)作為原材料使用,一個是在氫能與燃料電池行業(yè)作為能源使用。
當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入快速發(fā)展階段,全球氫氣產(chǎn)量超過,中國氫氣產(chǎn)能也超過。但由于氫氣體積能量密度極低且液化困難,其運輸成本遠遠超過石油及天然氣等傳統(tǒng)燃料,達到交貨成本的6%左右。而且隨著規(guī)模經(jīng)濟與技術(shù)進步導(dǎo)致的制氫成本下降,運輸成本的比重還會不斷增加。因此對現(xiàn)有氫氣輸送方案的技術(shù)經(jīng)濟特征進行分析,構(gòu)建經(jīng)濟高效的氫氣儲運及配送基礎(chǔ)設(shè)施,是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須解決的重大問題。一、現(xiàn)有氫氣運輸技術(shù)及其特性目前國內(nèi)外的氫氣運輸技術(shù)可以分為高壓氣態(tài)、液態(tài)、有機載體(LOHC)及固態(tài)儲氫運輸?shù)人念?。其中高壓氣態(tài)運輸由于技術(shù)實現(xiàn)簡單及成本低等特征,而液態(tài)運輸次之。有機載體(LOHC)與固態(tài)運輸原理相似,均利用氫氣與有機液體或固態(tài)金屬反應(yīng)生成氫鍵復(fù)合物或金屬氫化物,在目的地進行脫氫處理,從而實現(xiàn)高效運輸。后兩種技術(shù)優(yōu)勢明顯,前景可期,但目前成熟度不高。表1氫氣運輸方案概況圖片來源:玖牛研究院根據(jù)公開資料整理(一)高壓氣態(tài)運輸高壓氣態(tài)運輸,是指采用壓縮機將氫氣在常溫下壓縮至較高要求和密度,采用密封容器或管道運輸至目的地再進行調(diào)壓的技術(shù)方案。具體輸送工具有集裝格、集裝管束及管道運輸?shù)热N。
其昂貴的投資使氫氣運輸成本基本維持不變。當(dāng)加氫站規(guī)模達到1500kg·d-1時,氫氣的運輸成本大約為6元·kg-1。單從運輸方面的成本來看,三種運輸方式中以液氫運輸成本比較低,管道運輸比較高。注意此液氫運輸成本沒有包含氫氣液化及蒸發(fā)成本,氫氣液化設(shè)備的投資非常巨大,一個日處理量為120t氫氣的液化廠投資約為9千萬美元。Syed等計算了規(guī)模為3×104kg·h-1的氫氣液化成本,達到·kg-1,若考慮到此,長管拖車運輸氫氣的成本在目前還是比較低的。由于長管拖車運輸和槽車運輸技術(shù)都非常成熟,通過技術(shù)進步降低設(shè)備成本不大可能。但是今后生產(chǎn)規(guī)模擴大后能降低部分成本。3能耗分析氫氣首先經(jīng)過壓縮或液化后再進行運輸,這些過程都需要消耗能量。Bossel等深入地比較了壓縮和液化的能耗以及氫氣道路運輸?shù)哪芎?,可為氫氣運輸方式的選擇提供參考。氫氣的高熱值為142MJ·kg-1,如果將氫氣壓縮到20MPa,大約消耗能量14MJ·kg-1,相當(dāng)于氫氣內(nèi)能的10%左右。液化能耗很高,具有明顯的規(guī)模效益。當(dāng)液化量很少時,液化能耗甚至高于氫氣的熱值,當(dāng)液化量達到1000kg·h-1時,液化能耗仍超過40MJ·kg-1,是低熱值的30%以上。對于一般規(guī)模的液化廠,氫氣液化能耗大約為壓縮能耗的3倍。 氫能發(fā)展?jié)摿υ絹碓奖粐H認(rèn)可,歐美日韓等地區(qū)和國家積極制定支持氫能投資政策。
目前,在工業(yè)生產(chǎn)中要想獲得氫氣,通常是采用以下的幾個方法:一:把水蒸汽通過灼熱的焦炭得到氫氣,但是通過這種方式得到的氫氣通常只有75%的純度。第二:將水蒸汽通過灼熱的鐵得到氫氣,通過這種方式得到的氫氣純度相對之下會高一點,純度大概有97%,第三:是通過水煤氣中提取氫氣,這種方式得到的氫氣純度也是相當(dāng)?shù)?,因此也很少人采用這種方式獲得氫氣,第四:水電解制氫。水電解制氫是目前工業(yè)使用多的一種方法,同時純度也是的一種方法,純度可以達到99%以上,這是工業(yè)上制備氫氣的一種重要方法。在電解氫氧化鈉(鉀)溶液時,陽極上放出氧氣,陰極上放出氫氣。電解氯化鈉水溶液制造氫氧化鈉時,也可得到氫氣。水電解制氫方法對于冷卻發(fā)電機的氫氣和純度都會有比較高的要求,因此,都是采用電解水的方法制得。電解水制氫原理水電解制氫的原理很簡單,就是通過電把水分解為氫氣和氧氣,具體的方法是:在一些電解質(zhì)水溶液中通入直流電時,分解出的物質(zhì)與原來的電解質(zhì)完全沒有關(guān)系,被分解的是作為溶劑的水,原來的電解質(zhì)仍然留在水中。例如硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等均屬于這類電解質(zhì)。在電解水時,由于純水的電離度很小,導(dǎo)電能力低,屬于典型的弱電解質(zhì)。氫氣輸送是氫能利用的重要環(huán)節(jié)。一般而言,氫氣生產(chǎn)廠和用戶會有一定的距離,這就存在氫氣輸送的需求。吉林國內(nèi)氫氣運輸
單從運輸方面的成本來看,以液氫運輸成本,管道運輸。山東氫氣運輸市場價
傳統(tǒng)行業(yè)氫氣作為一種工業(yè)氣體,在石油化工、電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細有機合成、航空航天等方面有應(yīng)用。如在煉油工業(yè)中,氫氣被用于燃料油、石油煉制等的加氫精制來提高油品的質(zhì)量。在玻璃制造的高溫加工過程及電子微芯片的制造過程中,在保護氣中加入氫氣以去除殘余的氧,防止氧化的發(fā)生。氫能與燃料電池行業(yè)在氫能與燃料電池領(lǐng)域方面,氫氣作為綠色無污染的新能源燃料,主要應(yīng)用在交通領(lǐng)域,如氫燃料電池汽車、氫燃料電池船舶、氫動力航空等方面。其中,氫燃料電池乘用車、公交車、叉車已經(jīng)投入市場。如北上廣深等大城市均投入使用氫燃料電池公交車,行駛過程中無二氧化碳排放,比傳統(tǒng)汽油內(nèi)燃機車更環(huán)保。氫氣屬于危險化學(xué)品、具有易燃易爆的特點,因此在氫氣供應(yīng)的過程中,聯(lián)悅以“安全第一”為首要原則,做到“多檢查、多記錄”來確??蛻舻陌踩?。氫氣供應(yīng)方式主要分為鋼瓶供應(yīng)和管束車供應(yīng)。每個鋼瓶的氫氣容量大約為5~9方,16個鋼瓶為1瓶組,每輛貨車裝8-14組,即每車可裝氫氣約為600~2000方,適合用氣量較小的用戶;而氫氣管束車每車可裝約5,000~7000方氫氣,適合于用氣量較大的企業(yè)。山東氫氣運輸市場價