我國(guó)液氫產(chǎn)業(yè)正在各方力量加持下，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性及國(guó)產(chǎn)化突破，為推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
【資料圖】
近日，航天科技集團(tuán)六院101所牽頭申報(bào)的“國(guó)家能源液氫技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”成功入選國(guó)家能源局“十四五”第一批“賽馬爭(zhēng)先”創(chuàng)新平臺(tái)名單?！半p碳”目標(biāo)背景下，我國(guó)氫能發(fā)展迎來(lái)機(jī)遇期，液氫作為實(shí)現(xiàn)氫能高效規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)始受到重視。
此前，受技術(shù)水平和成本約束，我國(guó)液氫較多用于航天領(lǐng)域。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，隨著氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)化步伐加快，氫能的大規(guī)模需求時(shí)代或?qū)⒌絹?lái)。我國(guó)液氫產(chǎn)業(yè)正在各方力量加持下，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性及國(guó)產(chǎn)化突破，為推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
規(guī)?；呓?jīng)濟(jì)性
與氣態(tài)氫相比，液氫具有高效可控、不易污染、品質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，有望成為氫能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的重要推動(dòng)力，但由于氫液化工廠(chǎng)投資大、耗電多，一直以來(lái)，液氫普遍被認(rèn)為不具備經(jīng)濟(jì)性。
江蘇國(guó)富氫能技術(shù)裝備股份有限公司戰(zhàn)略總監(jiān)魏蔚指出，液氫具有規(guī)模效應(yīng)，當(dāng)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，氫液化的能耗和單位成本將顯著降低。液氫達(dá)到足夠的規(guī)模后將更具經(jīng)濟(jì)性，而在規(guī)模偏小且沒(méi)有持續(xù)用氫需求情況下，應(yīng)以高壓氫儲(chǔ)運(yùn)等其它技術(shù)路徑過(guò)渡。
“事實(shí)上，氫液化工廠(chǎng)的成本由大規(guī)模固定資產(chǎn)投資和耗電耗能的液化成本兩部分組成，隨著規(guī)模的擴(kuò)大，氫液化工廠(chǎng)的運(yùn)營(yíng)成本和投資成本會(huì)大幅降低?！蔽何当硎荆圆煌?guī)模的液氫工廠(chǎng)為例，液化規(guī)模為5噸/天及以下時(shí)，液氫工廠(chǎng)的綜合能耗將超過(guò)15千瓦時(shí)/千克；當(dāng)液化規(guī)模達(dá)到10-30噸/天時(shí)，氫液化工廠(chǎng)的綜合能耗約為9-14千瓦時(shí)/千克；當(dāng)液化規(guī)模擴(kuò)大至150噸/天，液化能耗可降低至6千瓦時(shí)/千克。
隨著氫液化工廠(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，不僅耗電成本在逐步降低，固定投資成本也開(kāi)始走低。當(dāng)液氫工廠(chǎng)的產(chǎn)能規(guī)模由5噸/天擴(kuò)大至50噸/天時(shí)，氫液化的總成本可降低50%。未來(lái)，產(chǎn)能達(dá)到50-150噸/天時(shí)，成本可進(jìn)一步降至此前的40%。
中科富海低溫科技有限公司氫能業(yè)務(wù)中心總經(jīng)理寧永強(qiáng)表示，日本、美國(guó)等國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，液氫的運(yùn)輸成本僅為高壓氫氣的1/8-1/10，因此液氫在氫能規(guī)?；瘍?chǔ)運(yùn)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，是降低氫儲(chǔ)運(yùn)成本的重要方式。
核心技術(shù)裝備逐步國(guó)產(chǎn)化
值得關(guān)注的是，近年來(lái)，我國(guó)部分氫能企業(yè)持續(xù)加大液氫全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)，從液化膨脹、液氫儲(chǔ)運(yùn)，到液氫加注和車(chē)載儲(chǔ)氫，已完成了相應(yīng)的科研實(shí)驗(yàn)，在全產(chǎn)業(yè)鏈裝備上實(shí)現(xiàn)了百分百?lài)?guó)產(chǎn)化。記者在2023世界氫能技術(shù)大會(huì)上也了解到，部分企業(yè)已開(kāi)始探索車(chē)載液氫技術(shù)突破與應(yīng)用落地。
未勢(shì)能源科技有限公司副總裁解超朋介紹，公司正以系列化重載交通工具液氫系統(tǒng)及核心零部件為產(chǎn)品核心，通過(guò)合作建設(shè)液氫工廠(chǎng)和液氫加氫站，推動(dòng)液氫重卡和液氫船舶等氫能重載交通工具的推廣和應(yīng)用。
寧永強(qiáng)指出，目前，我國(guó)在液氫技術(shù)層面基本都有了國(guó)產(chǎn)替代方案，未來(lái)行業(yè)應(yīng)通過(guò)技術(shù)迭代和升級(jí)提升氫液化的規(guī)模和效率，以盡快實(shí)現(xiàn)液氫道路運(yùn)輸與民用領(lǐng)域應(yīng)用。以中科富海為例，近日，中科富海研發(fā)、制造并出口歐洲的首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的1.5噸/天氫液化裝備已在國(guó)外用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試成功，標(biāo)志著我國(guó)已掌握氫液化核心技術(shù)，打破了以往液氫裝備被國(guó)外壟斷的局面。
不過(guò)總體來(lái)看，我國(guó)液氫技術(shù)距離歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)家和地區(qū)仍有較大差距。以美國(guó)為例，美國(guó)基于氫膨脹制冷的液氫出廠(chǎng)價(jià)僅為十幾元人民幣，10年前就已達(dá)到10萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能量級(jí)，而現(xiàn)階段我國(guó)每年液氫產(chǎn)能僅有百?lài)嵉牧考?jí)。
從主要的液化循環(huán)裝置來(lái)看，目前氫液化主要采用氦膨脹制冷循環(huán)和氫膨脹制冷循環(huán)。由于氫膨脹制冷循環(huán)的單位能耗更低，大規(guī)模氫液化裝置都采用氫膨脹循環(huán)制冷工藝。但放眼全球，掌握氫膨脹循環(huán)液化技術(shù)的僅有美國(guó)空氣產(chǎn)品公司、德國(guó)林德集團(tuán)和法國(guó)液化空氣集團(tuán)，我國(guó)在氫膨脹制冷循環(huán)研發(fā)方面僅有航天六院101所、中科富海和國(guó)富氫能取得了部分技術(shù)成果。
“氦氣是戰(zhàn)略物資，價(jià)格昂貴，而且我國(guó)是貧氦國(guó)，加快氫膨脹制冷循環(huán)工藝的設(shè)計(jì)研究，以及氫氣透平膨脹機(jī)和正仲氫轉(zhuǎn)化器等相關(guān)關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，將是未來(lái)需要攻克的難點(diǎn)?！蔽何抵毖?，面對(duì)技術(shù)全球化和成本競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)需要選擇更為艱難的技術(shù)攻關(guān)道路，而非僅僅停留在現(xiàn)有的成果之上。
打造特色技術(shù)路徑
近兩年，我國(guó)已有多個(gè)氫液化項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。2022年2月，齊魯氫能（山東）發(fā)展有限公司氫能一體化及儲(chǔ)氫裝備制造項(xiàng)目舉行開(kāi)工儀式，項(xiàng)目總投資約5.4億元，將建設(shè)一期10噸/天和二期30噸/天液氫產(chǎn)能規(guī)模。今年3月，內(nèi)蒙古舉行“風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目”三方簽約儀式，該項(xiàng)目為全國(guó)首家綠氫液化項(xiàng)目，規(guī)劃一期日產(chǎn)液氫10噸、二期日產(chǎn)液氫30噸，制氫液化投資約9億元。
“結(jié)合我國(guó)能源資源稟賦，構(gòu)建具有我國(guó)特色的綠氫液化儲(chǔ)運(yùn)方式尤為關(guān)鍵?！蔽何抵赋?，我國(guó)能源資源“西富東貧、北多南少”，而需求則是“東富西貧、南多北少”。這一逆向分布催生了大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)需求，因此，我國(guó)氫能的運(yùn)輸與電力、天然氣的轉(zhuǎn)運(yùn)路徑相似。2023年4月，我國(guó)首條“西氫東送”輸氫管道示范工程被納入《石油天然氣“全國(guó)一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》，今年是“西氫東送”元年，未來(lái)新的能源轉(zhuǎn)運(yùn)大幕已經(jīng)拉開(kāi)，當(dāng)氫儲(chǔ)運(yùn)達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)液氫市場(chǎng)應(yīng)用。
此外，液氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也離不開(kāi)企業(yè)的系統(tǒng)推進(jìn)、技術(shù)優(yōu)化。“液氫發(fā)展需要企業(yè)率先進(jìn)行項(xiàng)目示范，企業(yè)申報(bào)項(xiàng)目提出需求，國(guó)家才能推動(dòng)相關(guān)政策的制定?！币晃徊辉妇呙囊簹漕I(lǐng)域?qū)＜覍?duì)記者表示，充分利用系統(tǒng)工程思維是液氫民用化、商業(yè)化應(yīng)用的核心?！昂诵募夹g(shù)的積累不可能一蹴而就，需要從基礎(chǔ)研究、材料、工藝等環(huán)節(jié)推動(dòng)系統(tǒng)性工程進(jìn)步，以及整個(gè)系統(tǒng)的集成優(yōu)化?！?/p>
文 | 本報(bào)記者 仲蕊
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編輯 | 李澤民
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