南水北調、西電東送、西氣東輸,這些耳熟能詳的超級工程,其實都在解決資源散布不平衡、資源生產端和运用端距離遙遠的問題。
風光資源豐富的地區,適合建設大規模低本钱綠氫基地,但氫能需求多会集於經濟發達、人口密布的地區。在四川,攀枝花、甘孜、阿壩、涼山等地是優質的綠氫基地,但人口密布的成都平原,才是氫能重要的應用場景。我國現階段首要以高壓氣態長管拖車運輸為主,經濟運輸半徑不超過500公裡,導致儲運本钱在氫氣終端售價中佔比較高,大規模下降儲運本钱是綠氫遍及的關鍵。
氫能的儲(存)運(輸)加(注),一頭連著制取、一頭連著應用。“儲運加”本钱高企,川企怎么首先探究破題?
氫,質量輕盈但體積龐大、单位体积内的包含的能量較低。儲存和運輸氫氣,需將其加壓縮小體積,以进步儲運才能。
“儲氫首要有氣態、液態和固態三大技術路線,簡單說,便是壓縮、液化或並入較大的分子中進行儲存。”電子科技大學氫能與燃料電池研讨院院長湯浩介紹,其间氣態儲氫技術便是通過壓縮機將氫氣壓縮到儲氫容器中。
記者了解到,儲氫瓶裝備方面,四川有必定優勢,中材科技開發的70MPa(兆帕)車用壓縮氫氣瓶,在儲氫瓶市場佔有率超過20%。
相較氣態儲氫,液態儲氫的存儲密度更高、可運輸距離更遠。液態儲氫包含有機液態儲氫和低溫液態儲氫兩種技術路線。業內人士说到,前者簡便經濟,但還處於研發演示階段。而低溫液態儲氫是通過高壓、低溫將氫氣液化。“氫氣液化的溫度是零下253攝氏度,比天然氣的液化溫度要低得多,這對裝備技術、工藝流程等提出了更加高的要求。”湯浩介紹。
圍繞這一技術路線,國內諸多氫能企業正在攻關。比如在浙江,高校與企業聯合树立液氫裝備技術聯合實驗室,著力打破超低溫領域裝備“卡脖子”技術。
四川氫能企業也在積極布局低溫液態儲氫。“低溫液態儲氫罐從资料组成、罐體設計到焊接工藝,每一道都是難關,蜀道裝備现在已研发出氫氣液化和液氫儲運關鍵裝備。”蜀道裝備氫能工程技術研發中心相關負責人介紹。
氣態儲氫要求氣壓高,液態儲氫要求零下253攝氏度的低溫。近年來,具備儲氫密度高、可在常溫常壓下儲存、較為安全等優點的固態儲氫較為熱門,不過也有著相當高的技術門檻。
成都市新动力產業鏈鏈主企業厚普清潔动力(集團)股份有限公司,在幾年前布局固態儲氫技術,並在2022年參與我國首個固態氫儲能發電並網項目。“固態儲氫技術,通過氫氣與儲氫资料發生化學反應,從而‘招引’氫原子進入金屬空地构成穩定的氫化物,實現氫氣低壓安全存儲。”厚普股份固氫技術部負責人唐孝宗介紹。
“本钱,還是本钱。”談及氫氣運輸環節的困難,業內人士言簡意賅。氫能運輸功率低、本钱高,是當前氫能商業化發展的一大痛點。
以氣態儲運為例,國內首要以20MPa(兆帕)高壓氣態長管拖車運輸為主,單車運氫量350kg,本钱每公斤約為20元,现在氫氣在加氫站的價格遍及在每公斤50元至60元。而業內認為,有競爭力的終端用氫價格為每公斤25元至35元。
进步單車運載才能、下降儲運裝備本钱,是现在公路運氫的霸占方向。記者了解到,氣態儲運,國內正積極發展35MPa運氫技術,屆時單車運氫量可達到700kg。液態儲運,當前液氫槽車單車運氫量可達4000kg,但因要長時間坚持低溫狀態,儲氫本钱較高。
“管道運輸包含天然氣管道摻氫運輸和新建純氫管道運輸。”湯浩介紹,天然氣管道摻氫運輸是將氫氣以必定體積份额摻入天然氣中,构成摻氫天然氣,並通過現有天然氣管道進行輸送。在氫能管道運輸方面,據公開數據,全球范圍內氫氣輸送管道總裡程已超5000公裡,我國的輸氫管道建設尚處於起步階段,现在國內總裡程僅400公裡,在用管道僅百公裡左右。
最近兩年,國內輸氫管道建設動作不斷:上一年4月,我國“西氫東送”輸氫管道演示工程啟動,管道全長400多公裡,是我國首條跨省區、大規模、長距離的純氫輸送管道。
雖然輸氫管道有明顯優勢,但也存在前期建設一次性投資本钱較大的現實。本年2月,中石油中標內蒙古125公裡摻氫管道建設,投資近5億元,均匀每公裡投資400萬元左右。
在本年舉行的第三屆國際氫能及燃料電池產業大會上,德國國家工程院院士雷憲章就说到,“四川是清潔动力大省,但風光電場較為涣散,中小型水電站多,建設管道輸送氫氣工程量大,需求論証其經濟性。”
但短距離的管道運輸,四川正在進行探究。2022年,攀枝花建成國內首個管道輸氫母子加氫站,一條1.2公裡長的純氫輸送管道,一頭連著制氫的化工廠,一頭連著加氫站,為氫能重卡供给加氫服務。四川金星清潔动力裝備集團股份有限公司,計劃與清華大學智能綠色車輛與交通全國重點實驗室协作,探究天然氣摻氫技術應用到小區供氣。
提槍、加注、收槍,在成都市郫都區的中國石油古城加油加氫站,一輛氫能公交在此完结補能。
加氫站設備來自10余公裡外的厚普股份。“即將舉行的巴黎奧運會上,我們生產的加氫站也會露脸巴黎街頭,供给加氫服務。”厚普股份相關負責人泄漏,“作為國內氫能加注裝備領域的龍頭企業,公司已累計為全球供應超過100套加氫設備。”
加氫站是氫能市場化發展的中心基礎設施。2019年加氫站建設步入快車道,據公開數據,全國已建成加氫站420余座。
早在2018年,四川就在成都市郫都區建成西部首座加氫站。到现在,四川已建成加氫站17座。而《四川省氫能產業發展規劃(2021—2025年)》提出的目標是,2025年建成多種類型加氫站60座。
多位受訪業內人士認為,加氫裝備技術日趨老练,建加氫站的“路障”首要在本钱。
記者了解到,此前加氫站建設所需關鍵零部件多為國外進口,近年來,通過中心技術攻關,加氫關鍵設備國產化程度越來越高。在四川,厚普股份、四川金星等企業已實現了加氫站“心臟”氫氣壓縮機、加氫槍、質量流量計、高壓氫氣拉斷閥等產品的國產化代替,多項技術創下國內榜首或國內仅有。
“不算土地本钱,建一個加氫站投資要1200萬元左右。而一個一般加油站,建設本钱隻要幾百萬元。”一位業內人士向記者表明,氫產業規模還未构成,下流應用端體量小、數量少,加氫站運營本钱高,制約了其建設積極性。但應用市場擴大,又離不開相應的基礎設施,因而存在“先有蛋還是先有雞”的窘境。商業化應用路上,還需方针“扶上馬,送一程”。
為減少土地投資,各地正探究树立油氣氫綜合站。業內人士表明,各項標准體系没有彻底树立,對加氫站的審批建設尚處於探究完善階段。
6月28日,成都市郫都區的東方氫能產業園,園內的西部首座制氫加氫一體站已進入整體呈現階段。“推動過程很不简单,但邁出了榜首步。”全程參與規劃建設的東方電氣氫能(成都)有限公司副總經理陳亮說,“制氫加氫一體化,省去了中間運輸環節的麻煩,節約了運輸本钱。”
除了探究建設制氫加氫一體站,記者調研發現,在破解“儲運加”痛點的道路上,企業與高校科研機構正強強聯手,推動產學研深度协作,多路線推進研讨,著力尋求儲氫等關鍵技術打破。
上一年9月,全國仅有獲批籌建的國家市場監管技術創新中心(氫儲運加注裝備)正式運行,技術創新中心聯合多家鏈主企業构成四川省氫能創新聯合體,首要聚集氫氣儲存、運輸、加注等關鍵環節及關鍵裝備的安全,開展關鍵技術研讨,多方位霸占“卡脖子”難題。
技術創新中心為“一總部,多基地”的布局,位於郫都、新都和德陽的三個基地均在建設過程中。“郫都涉氫资料和涉氫裝置檢驗檢測基地預計本年年底設備入場。”陳亮介紹。
四川也正在加速研讨出台相關方针。“我們正推動制定制氫加氫一體站審批流程等,最大极限下降氫能綜合本钱。”經濟和信息化廳相關負責人介紹,我省還將實施氫能領域严重科学技术專項、严重技術裝備攻關工程,抓緊整理严重創新技術清單,持續支撑氫能高端裝備研发和重要應用領域技術創新。同時,加速完善相關安全標准體系,进步安全保证水平。
聚集中心技術攻關,記者從科技廳了解到,现在我省正加速組織實施低本钱低壓高密度固態儲氫等原點創新技術,推動相關領域获得技術打破。
長期以來,以加氫質量流量計、加氫槍為代表的加氫站中心裝備,隻能依賴進口。“比如進口加氫槍一套下來要10余萬元,維護本钱也不低。”業內人士介紹。
隨著加氫站建設數量連年增長,要削减相关本钱,佔領廣闊市場,中心設備的關鍵技術突圍勢在必行。
氫是密度最低、最輕的元素,要准確計量氫氣並不简单。厚普股份旗下全資子公司成都安迪生測量有限公司所做的技術研發,便是推動加氫站中心裝備國產化。
“氫所處的高壓環境,要求質量流量計配備更厚的管材,滿足更高的承壓要求﹔另一方面,基於氫密度小的屬性,要精准計量小流量,壁厚又不能太厚。”安迪生公司產品經理李潤打了個比如,“這一過程,就像在蹺蹺板上找平衡。”
基於此前做天然氣計量用具積累的經驗,團隊树立剖析模型,尋找“蹺蹺板上的平衡點”,滿足小流量計量和高壓計量的要求,經過長期攻關,實現了質量流量計的國產化代替。
相較於加油站的加油槍,加氫站的加氫槍由於氫氣的高壓環境,結構設計較為復雜、多項功用集成度很高。氫氣很简单逃逸,壓力又很高,怎么將其牢牢“網住”,成為擺在科研人員面前的難題。
2017年,安迪生開啟了加氫槍研發之路,經歷不斷試驗和技術攻關,通過包含氣密性、手柄操作、循環壽命等在內的10余項嚴苛測試,打破技術瓶頸,2019年通過了加氫站現場應用評價,實現了加氫槍國產化代替。在2020年,又研發出國內榜首把具備紅外通讯功用的70MPa加氫槍。
现在,安迪生自主研發的 35MPa/ 70MPa加氫槍,已批量應用於北京冬奧會加氫站項目及廣東、四川、安徽等多個省市的氫能演示站點,打破了國外市場壟斷,下降了加氫站的建設本钱。
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