儲運環(huán)節(jié)是制約氫能規(guī)?;l(fā)展的重要因素。液氫具有攜氫密度大、運輸成本低、儲氫純度高等優(yōu)勢,近年來逐漸由航天航空部門走向民用領域。
“2020年以來,國家對氫能產(chǎn)業(yè)重視程度持續(xù)加大,相關政策、項目不斷落地,企業(yè)積極入局。未來幾年,國內(nèi)液氫產(chǎn)能將達到400噸/天,已明確建設日期和已開工的項目規(guī)模大約有28噸/天,具備了液氫推廣的基礎?!痹谌涨罢匍_的首屆北京氫能產(chǎn)業(yè)大會暨京津冀氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上,北京福田汽車副總裁秦志東指出,液氫民用化正迎來加速發(fā)展。
●從“點對點”走向“點到面”
我國有幾十年的產(chǎn)氫制氫用氫歷史,是全世界最大的產(chǎn)氫國和制氫國。
“這兩年氫行業(yè)發(fā)展迅速,主要是受益于交通能源用氫需求猛增的激勵?!北本┲锌聘缓5蜏乜萍脊練淠軜I(yè)務中心總經(jīng)理寧永強認為,過去在石化、電子、冶金行業(yè)氫應用已經(jīng)成熟,其供氫模式是“點到點”供應,比如石化工廠里建一個制氫裝置、一個加氫裝置,用一條管道連接,即可實現(xiàn)高效、大規(guī)模、低成本的輸送。隨著交通能源的迅猛發(fā)展,氫氣要運到各個加氫站變成“點到面”的供應模式,就較為吃力。
“高壓氣氫運輸效率較低,一輛長管拖車有效載氫量只有260公斤左右,其運輸成本可能超過氫氣本身的成本。”在秦志東看來,液氫是未來解決氫能大規(guī)模儲存運輸?shù)挠行侄巍K榻B,70兆帕高壓儲氫罐單罐容量一般不超過5立方,而液氫壓力較大,目前全球最大的液氫儲罐達3800立方,挪威還在計劃建設50000立方的球型儲罐,其儲量相當于三峽水電站年發(fā)電量的1/900,容量非??捎^。1輛液氫運輸車相當于15輛氣氫運輸車的運氫量,對道路、資源的占用大幅減少,大批量、遠距離運輸成本較低。
秦志東進一步指出,隨著國家對氫能及燃料電池汽車的支持,以及技術的突破、車輛規(guī)?;茝V、基礎設施的完善,車輛總擁有成本會快速改善,預計2030年前后氫燃料重型卡車產(chǎn)品將迎來爆發(fā),同時進一步推動液氫行業(yè)的發(fā)展。
●亟待建立液氫標準體系
液氫是采用低溫制冷設備將常溫氫氣降溫直至液化而得到的產(chǎn)品。長期以來,國內(nèi)液氫主要用于航空航天和軍事領域,民用領域只有零星的示范項目。受益于燃料電池汽車開展民用液氫的探索,這種情況正在慢慢改變。
航天氫能科技公司副總經(jīng)理安剛認為,液氫發(fā)展道路與液化天然氣發(fā)展過程類似。天然氣一開始是使用高壓氣態(tài)儲存,裝備在乘用車上。隨著技術的發(fā)展,液化天然氣在很多重型運輸車上得到大規(guī)模應用,世界天然氣貿(mào)易也以液化天然氣為主。發(fā)展液氫的主要作用是替代石油、天然氣等化石能源,解決脫碳背景下的能源分散性供應問題。相比天然氣,液氫還多了一個應用場景——作為工業(yè)特種氣體使用,液氫純度可達99.9999%以上,可用于特殊領域,比如半導體行業(yè)的氧化、退火、外延和干蝕刻等工藝。據(jù)估算到2060年,交通能源、氫氣煉鋼、化工加氫年需用氫量達3億噸。其中,氫氣煉鋼、化工加氫大多采用管道供應,交通能源一般以液氫儲運為主,初步估算年需1.5億噸。在管道完全分布之前,氫氣煉鋼、化工加氫也將部分由液氫儲供。整體來說,中前期液氫供應為主,遠期管道輸送為主,液氫儲存?zhèn)溆谩?/p>
液氫前景廣闊,但仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。江蘇國富氫能技術裝備公司聯(lián)合創(chuàng)始人魏蔚坦言,目前液氫行業(yè)的標準多偏向于裝備產(chǎn)品,針對于檢測、安全管理的標準還處于空白狀態(tài),亟待國家層面加大液氫標準體系的建立與突破。
氫氣液化核心技術也還受制于人。秦志東指出,國內(nèi)液氫相關裝備設備和核心部件,比如氫液化環(huán)節(jié)的氫氣壓縮機、低漏率低溫換熱器;液氫儲運環(huán)節(jié)的液氫儲罐、車載液氫系統(tǒng)等還依賴于進口,同時液氫基礎設施缺失,有待產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同加大技術攻關和基礎設施建設。
●系統(tǒng)安全是商業(yè)化關鍵
液氫何時能在國內(nèi)規(guī)?;逃茫慨攧罩笔墙鉀Q安全顧慮。液氫是一種極易燃燒的物質,在生產(chǎn)、儲存、運輸和使用過程中,操作不當或設備出現(xiàn)故障,可能引發(fā)嚴重的安全事故。
“2013年,法國卡爾維亞市的液氫加注站發(fā)生爆炸,造成人員傷亡;2022年,日本液氫船SuisoFrontier發(fā)生氣壓控制設備故障,甲板上的氣體燃燒裝置(GCU)排氣管發(fā)生短暫燃燒;今年3月,日本搭載氫發(fā)動機的卡羅拉在測試過程中著火?!敝袊胤N設備檢測研究院高級工程師朱鳴提醒,液氫特種設備在美國、歐洲、日本等國家和地區(qū)已實現(xiàn)較大規(guī)模的工業(yè)應用,各項技術均已相對成熟,但是我國液氫容器、氣瓶裝備的數(shù)量,閥門、容器的國產(chǎn)化水平,以及基于這些設備所需要的檢驗監(jiān)測手段相比國外還處于落后狀態(tài)。
“系統(tǒng)的安全是我國液氫走向民用、走向商業(yè)化的關鍵。”在京天海低溫設備有限公司總經(jīng)理李偉看來,液氫的特種設備,既要有生產(chǎn)許可也要有監(jiān)督檢驗?!皣沂袌霰O(jiān)督管理總局應進一步加強標準體系建設,讓地方主管部門有依據(jù)地檢驗產(chǎn)品,發(fā)放驗證證件,讓它變成一個商品,這是推動液氫裝備走向民用領域的重要一步。液氫屬于?;罚诮煌ㄟ\輸領域應用的突破非常關鍵,不然僅在一個加氫站自己液化自己用非常局限。優(yōu)先選擇一些特定場景,小規(guī)模示范應用,逐步有序放開。”