我國(guó)液氫產(chǎn)業(yè)正在各方力量加持下,加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性及國(guó)產(chǎn)化突破,為推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
近日,航天科技集團(tuán)六院101所牽頭申報(bào)的“國(guó)家能源液氫技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”成功入選國(guó)家能源局“十四五”第一批“賽馬爭(zhēng)先”創(chuàng)新平臺(tái)名單。“雙碳”目標(biāo)背景下,我國(guó)氫能發(fā)展迎來機(jī)遇期,液氫作為實(shí)現(xiàn)氫能高效規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)開始受到重視。
此前,受技術(shù)水平和成本約束,我國(guó)液氫較多用于航天領(lǐng)域。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,隨著氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)化步伐加快,氫能的大規(guī)模需求時(shí)代或?qū)⒌絹?。我?guó)液氫產(chǎn)業(yè)正在各方力量加持下,加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性及國(guó)產(chǎn)化突破,為推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
規(guī)模化更具經(jīng)濟(jì)性
與氣態(tài)氫相比,液氫具有高效可控、不易污染、品質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn),有望成為氫能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的重要推動(dòng)力,但由于氫液化工廠投資大、耗電多,一直以來,液氫普遍被認(rèn)為不具備經(jīng)濟(jì)性。
江蘇國(guó)富氫能技術(shù)裝備股份有限公司戰(zhàn)略總監(jiān)魏蔚指出,液氫具有規(guī)模效應(yīng),當(dāng)規(guī)模擴(kuò)大時(shí),氫液化的能耗和單位成本將顯著降低。液氫達(dá)到足夠的規(guī)模后將更具經(jīng)濟(jì)性,而在規(guī)模偏小且沒有持續(xù)用氫需求情況下,應(yīng)以高壓氫儲(chǔ)運(yùn)等其它技術(shù)路徑過渡。
“事實(shí)上,氫液化工廠的成本由大規(guī)模固定資產(chǎn)投資和耗電耗能的液化成本兩部分組成,隨著規(guī)模的擴(kuò)大,氫液化工廠的運(yùn)營(yíng)成本和投資成本會(huì)大幅降低。”魏蔚表示,以不同規(guī)模的液氫工廠為例,液化規(guī)模為5噸/天及以下時(shí),液氫工廠的綜合能耗將超過15千瓦時(shí)/千克;當(dāng)液化規(guī)模達(dá)到10-30噸/天時(shí),氫液化工廠的綜合能耗約為9-14千瓦時(shí)/千克;當(dāng)液化規(guī)模擴(kuò)大至150噸/天,液化能耗可降低至6千瓦時(shí)/千克。
隨著氫液化工廠規(guī)模的擴(kuò)大,不僅耗電成本在逐步降低,固定投資成本也開始走低。當(dāng)液氫工廠的產(chǎn)能規(guī)模由5噸/天擴(kuò)大至50噸/天時(shí),氫液化的總成本可降低50%。未來,產(chǎn)能達(dá)到50-150噸/天時(shí),成本可進(jìn)一步降至此前的40%。
中科富海低溫科技有限公司氫能業(yè)務(wù)中心總經(jīng)理寧永強(qiáng)表示,日本、美國(guó)等國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明,液氫的運(yùn)輸成本僅為高壓氫氣的1/8-1/10,因此液氫在氫能規(guī)模化儲(chǔ)運(yùn)方面具有明顯優(yōu)勢(shì),是降低氫儲(chǔ)運(yùn)成本的重要方式。
核心技術(shù)裝備逐步國(guó)產(chǎn)化
值得關(guān)注的是,近年來,我國(guó)部分氫能企業(yè)持續(xù)加大液氫全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā),從液化膨脹、液氫儲(chǔ)運(yùn),到液氫加注和車載儲(chǔ)氫,已完成了相應(yīng)的科研實(shí)驗(yàn),在全產(chǎn)業(yè)鏈裝備上實(shí)現(xiàn)了百分百國(guó)產(chǎn)化。記者在2023世界氫能技術(shù)大會(huì)上也了解到,部分企業(yè)已開始探索車載液氫技術(shù)突破與應(yīng)用落地。
未勢(shì)能源科技有限公司副總裁解超朋介紹,公司正以系列化重載交通工具液氫系統(tǒng)及核心零部件為產(chǎn)品核心,通過合作建設(shè)液氫工廠和液氫加氫站,推動(dòng)液氫重卡和液氫船舶等氫能重載交通工具的推廣和應(yīng)用。
寧永強(qiáng)指出,目前,我國(guó)在液氫技術(shù)層面基本都有了國(guó)產(chǎn)替代方案,未來行業(yè)應(yīng)通過技術(shù)迭代和升級(jí)提升氫液化的規(guī)模和效率,以盡快實(shí)現(xiàn)液氫道路運(yùn)輸與民用領(lǐng)域應(yīng)用。以中科富海為例,近日,中科富海研發(fā)、制造并出口歐洲的首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的1.5噸/天氫液化裝備已在國(guó)外用戶現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試成功,標(biāo)志著我國(guó)已掌握氫液化核心技術(shù),打破了以往液氫裝備被國(guó)外壟斷的局面。
不過總體來看,我國(guó)液氫技術(shù)距離歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)家和地區(qū)仍有較大差距。以美國(guó)為例,美國(guó)基于氫膨脹制冷的液氫出廠價(jià)僅為十幾元人民幣,10年前就已達(dá)到10萬噸/年的產(chǎn)能量級(jí),而現(xiàn)階段我國(guó)每年液氫產(chǎn)能僅有百噸的量級(jí)。
從主要的液化循環(huán)裝置來看,目前氫液化主要采用氦膨脹制冷循環(huán)和氫膨脹制冷循環(huán)。由于氫膨脹制冷循環(huán)的單位能耗更低,大規(guī)模氫液化裝置都采用氫膨脹循環(huán)制冷工藝。但放眼全球,掌握氫膨脹循環(huán)液化技術(shù)的僅有美國(guó)空氣產(chǎn)品公司、德國(guó)林德集團(tuán)和法國(guó)液化空氣集團(tuán),我國(guó)在氫膨脹制冷循環(huán)研發(fā)方面僅有航天六院101所、中科富海和國(guó)富氫能取得了部分技術(shù)成果。
“氦氣是戰(zhàn)略物資,價(jià)格昂貴,而且我國(guó)是貧氦國(guó),加快氫膨脹制冷循環(huán)工藝的設(shè)計(jì)研究,以及氫氣透平膨脹機(jī)和正仲氫轉(zhuǎn)化器等相關(guān)關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化,將是未來需要攻克的難點(diǎn)。”魏蔚直言,面對(duì)技術(shù)全球化和成本競(jìng)爭(zhēng),我國(guó)需要選擇更為艱難的技術(shù)攻關(guān)道路,而非僅僅停留在現(xiàn)有的成果之上。
打造特色技術(shù)路徑
近兩年,我國(guó)已有多個(gè)氫液化項(xiàng)目開工建設(shè)。2022年2月,齊魯氫能(山東)發(fā)展有限公司氫能一體化及儲(chǔ)氫裝備制造項(xiàng)目舉行開工儀式,項(xiàng)目總投資約5.4億元,將建設(shè)一期10噸/天和二期30噸/天液氫產(chǎn)能規(guī)模。今年3月,內(nèi)蒙古舉行“風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目”三方簽約儀式,該項(xiàng)目為全國(guó)首家綠氫液化項(xiàng)目,規(guī)劃一期日產(chǎn)液氫10噸、二期日產(chǎn)液氫30噸,制氫液化投資約9億元。
“結(jié)合我國(guó)能源資源稟賦,構(gòu)建具有我國(guó)特色的綠氫液化儲(chǔ)運(yùn)方式尤為關(guān)鍵。”魏蔚指出,我國(guó)能源資源“西富東貧、北多南少”,而需求則是“東富西貧、南多北少”。這一逆向分布催生了大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)需求,因此,我國(guó)氫能的運(yùn)輸與電力、天然氣的轉(zhuǎn)運(yùn)路徑相似。2023年4月,我國(guó)首條“西氫東送”輸氫管道示范工程被納入《石油天然氣“全國(guó)一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》,今年是“西氫東送”元年,未來新的能源轉(zhuǎn)運(yùn)大幕已經(jīng)拉開,當(dāng)氫儲(chǔ)運(yùn)達(dá)到一定規(guī)模時(shí),將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)液氫市場(chǎng)應(yīng)用。
此外,液氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也離不開企業(yè)的系統(tǒng)推進(jìn)、技術(shù)優(yōu)化。“液氫發(fā)展需要企業(yè)率先進(jìn)行項(xiàng)目示范,企業(yè)申報(bào)項(xiàng)目提出需求,國(guó)家才能推動(dòng)相關(guān)政策的制定。”一位不愿具名的液氫領(lǐng)域?qū)<覍?duì)記者表示,充分利用系統(tǒng)工程思維是液氫民用化、商業(yè)化應(yīng)用的核心。“核心技術(shù)的積累不可能一蹴而就,需要從基礎(chǔ)研究、材料、工藝等環(huán)節(jié)推動(dòng)系統(tǒng)性工程進(jìn)步,以及整個(gè)系統(tǒng)的集成優(yōu)化。”
來源:中國(guó)能源報(bào) 記者 仲蕊
評(píng)論