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我们缺的不是氢 而是氢的“搬运工”

2022-05-05 13:55来源:中国能源报作者:仲蕊关键词:氢能氢能产业制氢收藏点赞

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近日,氢能“缺氢”问题再受热议。国家发改委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(以下简称《规划》)提出,初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系,有序推进加氢网络体系建设。

记者了解到,氢气供应短缺问题并非新鲜事,在地方鼓励和补贴政策带动下,我国氢能物流和公交车辆快速增加,保有量已超过7700辆,但受资源分布不均影响,部分地区并没有匹配合适的氢源。据中国氢能联盟预测,到2060年,我国氢气年需求量将增至1.3亿吨,占终端能源消费比重约20%。面对庞大的需求,氢能供需错位问题如何解决?

01氢气“制得出却用不了”

据北京佳安氢源科技股份有限公司总经理江风介绍,2021年我国氢气总产量约3300万吨,居全球第一。工业副产氢的体量很大,我国在氢气供应方面有着得天独厚的优势。“以焦化行业为例,我国是全球最大的焦炭生产国,国内焦炭产量约4.4亿吨,占全球产量的60%。但长期以来焦化行业对副产焦炉气的利用方式较为单一,以作为燃料燃烧为主,并未发挥其最大价值,近年来开始成为重要氢气来源。”

既然不缺氢气产能,那么氢能“缺氢”问题为何始终难以解决?海卓动力(青岛)能源科技有限公司总经理朱维认为,缺氢的主要原因在于氢气的供需错位,即氢资源丰富的地区与氢能车辆的投放地区不匹配。目前国内大部分加氢站采用外供氢源,需要依靠高压气态的运输方式,20兆帕的长管拖车每车运输250千克-350千克氢气,运输半径覆盖在200公里范围内,超过200公里氢气的运输成本会达到10元/千克以上,从而限制氢气稳定供应。

中集安瑞科氢能研究院院长、安瑞科集成氢能事业部总经理李怀恩认为,工业副产氢在现阶段氢能供应方面有很大挖掘潜力。需要注意的是,除了氢气从生产端到使用端的中间环节存在储运建设、成本问题外,由于一些化工项目在建设初期并没有考虑到氢气对外供应的路径问题,导致氢气的提纯、净化等装备投资不足,部分工业副产氢直接燃烧或作为废气放空,未被充分利用。

江风也指出,工业氢气和燃料氢气的要求完全不同,需要跳出传统工业制氢的工艺限制,通过专用的装置来进行专门处理,解决燃料氢气中如一氧化碳、硫的深度脱除难题,打破工业氢气和燃料氢气之间的技术壁垒。

02应增加制氢环节补贴

根据中国氢能联盟的统计,截至2021年底,我国已建成运营加氢站255座,增量和保有量均位居全球第一。张家港氢云新能源研究院院长魏蔚表示,目前我国加氢站建设速度加快,加氢站氢气需求将持续增加,但与此同时,规模化储运体系的建立迟缓,缺氢矛盾将更加突出,随着氢能产业的发展,很快会出现供不应求局面。

值得注意的是,未来氢能产业将涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态,氢气需求将进一步上扬。江风表示,在过去的一段时间内,氢能相关体系都是围绕燃料电池而展开,氢气作为能源还有更加广泛的应用场景,包括交通运输领域的车辆、船舶、航空器,以及储能、分布式发电等。

以上海为例,上海舜华新能源系统有限公司总工程师阮伟民指出,上海化工园区的化工企业比较集中,工业副产氢产能可达到100吨/天左右,不过单是上海临港地区规划的燃料电池汽车数量,一天就需要约38吨氢气。随着氢能汽车规模进一步扩大,未来对氢气的需求将持续增加,同时,燃料电池产业链中其它环节氢气需求量也将同步上升,如燃料电池电堆制造企业需要氢气用于测试,燃料电池整车制造企业需要氢气用于气密试验和氢气置换等。“双碳”目标下,除原有的用氢行业之外,更多的行业将涉氢,因此,未来用氢市场将出现“僧多粥少”的局面,现有的工业副产氢产能可能无法满足持续增长的需求。

除了供应不足,氢气补贴政策也让加氢站氢气采购面临价格竞争。阮伟民指出,虽然地方政府给予加氢站相应的氢气价格补贴,但加氢站的运营成本较高,一般不低于200万/年,设备折旧、人工、能源消耗费用等都要平摊到每千克氢气中,为保证加氢站氢气零售价格控制在补贴政策规定的价格以下,同时又要保持一定的销售毛利率来分摊费用,加氢站只能压低氢气的到站价。加氢站对氢气的质量要求很高,至少要达到高纯氢甚至超纯氢的标准,在市场的推动下,工业副产氢供应企业可能会优先选择氢气采购价格更高、更能带来效益的其他工业用户,从而进一步导致加氢站缺氢。

阮伟民建议,为加快氢能汽车的发展,突破缺氢瓶颈,政府除了对加氢站进行补贴外,还应增加制氢环节的补贴,如水电解、天然气、甲醇、氨制氢,尤其要加大可再生能源制氢的补贴,鼓励燃料电池汽车产业发展较快但可再生能源匮乏的地区,通过绿电交易平台购买西部地区绿电来制氢。

03以“制氢加氢一体化”为突破口

记者了解到,考虑到用氢成本高企、氢储运瓶颈仍存等因素,制氢加氢一体化被视为推动氢气利用降本、解决部分地区用氢荒问题的有效路径。

“制加氢一体站的优势在于,将制氢站与加氢站建在一起,可以减掉氢气运输带来的成本增加;另外,相比长管拖车的运氢方式,电解水设备可以提供稳定压力的气源,并延长后端的氢气压缩机的维护时间,降低整站的运营和维护成本。”北京中电丰业技术开发有限公司氢能事业部经理高超介绍。

在阳光氢能科技有限公司营销总监方伟看来,推广和开展在站制氢的应用还需进一步建立健全标准和规范;同时,面对可再生能源制氢“远水难解近渴”局面,可建立绿电交易或绿电置换机制,采取远电近氢的输运模式。

记者了解到,近年来我国在制氢加氢一体化的标准制定和实际落地方面已取得一定突破。2021年广东省共有两座制氢加氢一体站投入运行,分别为佛山市南庄制氢加氢一体化站和韶关制氢加氢一体站。深圳也开始在妈湾电厂建设制氢加氢一体站。

与此同时,电解水制氢设备市场不断发展,为氢气规模化商用提供支撑。据考克利尔竞立(苏州)氢能科技有限公司总经理马军介绍,《规划》明确了氢的能源属性,可再生能源制氢在国内已获得认可,目前电解水制氢设备市场迎来了大幅增长。碱性电解水制氢设备的国产化生产现已成为现实,国内外市场容量大幅增长,绿氢装备行业受到的资本关注度、金融领域的支持力度以及人才的虹吸效应显著增加,企业整体实力和竞争力也在同步增长。


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