氫能市場放量 液氫市場加速突破
核心提示：隨著市場和政策驅(qū)動(dòng)，2023年我國氫氣產(chǎn)量將達(dá)4575萬噸
中國已經(jīng)是世界上最大的氫氣生產(chǎn)國，數(shù)據(jù)顯示，2022年我國氫氣產(chǎn)量達(dá)4004萬噸，同比增長19.8%。據(jù)預(yù)測，隨著市場和政策驅(qū)動(dòng)，2023年我國氫氣產(chǎn)量將達(dá)4575萬噸。
在國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》中提出“提高高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)效率，加快降低儲(chǔ)運(yùn)成本，有效提升高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)商業(yè)化水平。推動(dòng)低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，探索固態(tài)、深冷高壓、有機(jī)液體等儲(chǔ)運(yùn)方式應(yīng)用?！?/span>氫的供需錯(cuò)配導(dǎo)致儲(chǔ)運(yùn)成為氫氣大規(guī)模應(yīng)用的前提。我國氫能在地理分布位置上供應(yīng)與負(fù)荷呈逆向分布，氫氣資源“西富東貧，北多南少”，而在需求上恰好相反，因此氫氣的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)顯得至關(guān)重要。
高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫為國內(nèi)目前最常用儲(chǔ)氫形式，該儲(chǔ)氫方式簡便易行、能耗低、成本低、充放氫速度快，在常溫下就可以進(jìn)行放氫，受工作環(huán)境影響較小。但缺點(diǎn)明顯，即質(zhì)量體積密度相比其他儲(chǔ)氫方法較小，儲(chǔ)氫效率不高；且由于高壓儲(chǔ)存，安全性較差，容易產(chǎn)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)濟(jì)性方面，僅考慮氫氣配送成本，500km時(shí)氣態(tài)/LOHC/低溫液態(tài)/管道的運(yùn)輸成本分別為9.57、3.01、2.62、1.45元/kg。考慮制、 儲(chǔ)、運(yùn)總成本后，長距離運(yùn)輸中液氫較氣氫更占優(yōu)勢。儲(chǔ)運(yùn)高效和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢：液態(tài)氫溫度低達(dá)-253℃，儲(chǔ)氫密度高達(dá)71g/L，相同有效裝載容積下液氫罐的重量比各類型的高壓儲(chǔ)氫裝備輕巧，更適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，具有更高的運(yùn)輸效率和更低的運(yùn)輸費(fèi)用；氫液化的能耗比氫壓縮的能耗高十倍，但隨著用氫規(guī)模增大，液氫能耗會(huì)逐漸降低；且在超過200km運(yùn)輸半徑后，液氫運(yùn)輸成本亦低于氣氫，因此在大規(guī)模用氫和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸情況下，液氫比高壓氫具有更好的經(jīng)濟(jì)性。液氫加氫站低成本擴(kuò)容優(yōu)勢：液氫儲(chǔ)罐占地面積小及高效儲(chǔ)氫能力，200kg/d的液氫加氫站最大可擴(kuò)容至2000kg/d的加氫能力，只需增加液氫泵、高壓汽化器等輔助設(shè)備；同時(shí)，采用液氫泵增壓能耗只有高壓壓縮機(jī)能耗的一半。目前，全球約400多座加氫站中，液氫儲(chǔ)氫型加氫站占比接近40%，主要集中在美國、歐洲、日本。日本已建成的加氫站中約一半是液氫加氫站。可大規(guī)模獲得超純氫的先進(jìn)技術(shù)：超純氫在電子工業(yè)、冶金工業(yè)、石油煉化等行業(yè)應(yīng)用廣泛。氫的液化過程中雜質(zhì)被固化，LH2純度>99.999%，液氫再氣化使用，純度可提高至6~7N，能滿足各種純氫用戶大規(guī)模使用。對于氫燃料電池，其性能和壽命受CO等雜質(zhì)含量影響很大，氫的液化過程中雜質(zhì)被固化，液氫的方式能很好保障燃料電池所需超純氫的品質(zhì)，保障燃料電池壽命。材質(zhì)要求高：真空泵、液氫閥門價(jià)值量占比大，閥門、配件、管道、外殼、泵類成本占液氫儲(chǔ)罐總成本52%以上，原因在于低溫導(dǎo)致對其密封性、材質(zhì)要求高。儲(chǔ)存和運(yùn)輸挑戰(zhàn)：液氫需要極低的溫度和高壓條件下才能保持液態(tài)，這增加了其儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)膹?fù)雜性和成本。液氫儲(chǔ)存設(shè)施和容器需要特殊的絕熱材料和安全措施。易燃和爆炸性：液氫是一種極其易燃的物質(zhì)，與空氣或氧氣接觸時(shí)具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)。因此，液氫在使用和處理過程中需要嚴(yán)格的安全管理和控制。能源轉(zhuǎn)化效率低：液氫的生產(chǎn)涉及能源轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)亩鄠€(gè)環(huán)節(jié)，其中包括水電解、壓縮和冷卻等過程。這些轉(zhuǎn)換過程可能會(huì)導(dǎo)致能源損失和低能源轉(zhuǎn)化效率。供應(yīng)鏈建設(shè)：液氫行業(yè)的發(fā)展還需要建立完善的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，包括生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和分配等環(huán)節(jié)。目前，液氫供應(yīng)鏈的建設(shè)仍面臨挑戰(zhàn)，并需要相應(yīng)的投資和技術(shù)支持。我國由于液氫技術(shù)仍處于起步階段，氫液化系統(tǒng)核心設(shè)備仍然依賴進(jìn)口，主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域，且產(chǎn)能較低、成本過高，民用領(lǐng)域應(yīng)用仍處于空白狀態(tài)。當(dāng)前，在中科院理化所等相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，我國已基本掌握了氦制冷機(jī)循環(huán)預(yù)冷型大型氫液化器設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)，目前已研制出1.5t/d的液氫制取裝備，但是單套大于5t/d的仍處于空白。未來，我國將加快完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，推動(dòng)液氫產(chǎn)業(yè)民用、商用化進(jìn)程轉(zhuǎn)變。
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