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能源革命对外开放百家论坛之一七九

氢能篇之——运氢(上)

  1 观点呈现

  运氢环节的重要性

  随着燃料电池汽车产业的发展,其上游氢能产业也得到了迅速的发展,但氢能产业目前还面临着生产、运输和供氢基础设施缺乏等问题,其中氢气的运输在整个氢能供应链的经济、能耗性能中占有很大比重。氢的运输在整个氢能供应链的经济、能耗和排放性能中占有很大比重。加氢站按制氢地点可分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站,而对于外供氢加氢站,氢气的运输是重要的一环。

  2 观点呈现

  运氢方式

  运氢的方式主要分为长管拖车运输、气氢管道运输和液氢罐车运输。从现阶段加氢站对运输距离(<500km,200km为宜)和运输规模(10吨/天)的需求来看,氢气最佳的运输方式仍是长管拖车。氢气充装方式主要是指利用氢气多级压缩至20MPa甚至更高专供氢气长管车充装,整个氢气充装工艺包括压缩机、罐装系统等各环节都有相应的安全措施。氢气压缩机的安全保障,可编程控制器进行集中控制。

  液态储运一般装载量是2678KG,装载时间为1小时。液氢生产和压缩方案是指工业尾气-提纯并压缩-液氢生产-运输-加氢站-城市交通使用。液态氢生产成本较高,必须在零下252.8℃的温度下才能生成,液态氢挥发较快,每日需要大量的使用才能降低成本,目前技术不够完善。液态储氢有优势,但是关键部件依赖进口,建设周期较长,总体储运能力还远远不够。目前全球氢液化工厂的总能力15-20万吨,到2035年可能需要200万吨至300万吨。

  气态储运,则装载量是272KG,装载时间5小时。气态氢气压缩方案是指工业尾气-提纯并压缩-运输-加氢站-城市交通使用。高压气态储氢使用方便,但其缺点是需要厚重的耐压容器,运输成本太高,并要消耗较大的氢气压缩功,存在氢气易泄漏和容器爆破等不安全因素。

  3 观点呈现

  运氢技术的突破点

  目前车载储氢罐技术主要掌握在日本和美国企业手中,目前我国在70Mpa车用高压缠绕氢气瓶方面也取得了突破。低温液态储氢具有较高的体积能量密度,但由于氢的临界温度低,氢气液化成本高昂,储存中还不可避免地存在蒸发损失,不能长期保存。液体有机氢化物储氢技术借助某些烯烃、炔烃或芳香烃等储氢剂和氢气的一对可逆反应来实现加氢和脱氢,具备储氢量大。液体储氢中间体储运安全方便等优点,可用于长周期的季节性储氢,还可用于远距离输氢,有望在未来氢能储运中发挥重要作用。

  氢气储运有很多方式,如何使用取决于实际需要。当前,我国处在氢能发展的初期,各种模式都需要深入研究探讨,同时要结合我国的实际国情。刚开始投入时,最先采用的是高压储氢技术,以氢气瓶的方式储氢。随着氢能产业慢慢走向规模化,氢气的需求量越来越多,氢燃料电池汽车也越来越多,高压瓶储氢的方式不符合经济效益,改用更符合经济型的液态储氢方式。据专家预测,到2023年,当电力供应达到供需平衡,可再生电力出现快速增长,液氢将在电力平衡中起到作用。未来,高压储氢、氢油、液态氢这三种技术途径将在很长一段时间内共存,互相配合使用。

 
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