氫能市場(chǎng)放量 液氫市場(chǎng)加速突破
核心提示:隨著市場(chǎng)和政策驅(qū)動(dòng),2023年我國(guó)氫氣產(chǎn)量將達(dá)4575萬(wàn)噸
中國(guó)已經(jīng)是世界上最大的氫氣生產(chǎn)國(guó),數(shù)據(jù)顯示,2022年我國(guó)氫氣產(chǎn)量達(dá)4004萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)19.8%。據(jù)預(yù)測(cè),隨著市場(chǎng)和政策驅(qū)動(dòng),2023年我國(guó)氫氣產(chǎn)量將達(dá)4575萬(wàn)噸。
在國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)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(guó)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(guó)內(nèi)目前最常用儲(chǔ)氫形式,該儲(chǔ)氫方式簡(jiǎn)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(zhǎng)距離運(yùn)輸中液氫較氣氫更占優(yōu)勢(shì)。儲(chǔ)運(yùn)高效和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì):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(shì):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(guó)、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(duì)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(duì)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(guó)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(guó)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(guó)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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