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新基建助力加氢站,哪种建设模式适合你?

作者:陈大英 来源:氢能产业促进会 发布时间:2020-03-27 浏览:
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重庆市日前发布《重庆市氢燃料电池汽车产业发展指导意见》,加氢站作为示范推广重要基础设施,2022年将建成加氢站10座,2025年建成15座。

2020年至今,已有多个地区陆续发布涉氢政策,国发能研院、绿能智库统计发现,在8个地方相关规划中,2022年累计建成的加氢站数量将达到61座。

表1  2020年以来各地发布的氢能相关政策涉及的加氢站规划汇总

为促进加氢站建设,提供补贴的地区也在不断增多。

据3月印发的《潍坊市促进加氢站建设及运营扶持办法》显示,潍坊市将从4月1日起对市内加氢站建设、加氢站加氢的企业给予补贴。张家口补贴强度更高,近期出台的《张家口氢能保障供应体系一期工程建设实施方案》中对日加氢能力在200-500千克和500千克以上的加氢站分别给予400万和800万元的建设补贴。

随着新基建热潮和各地氢能相关规划初期目标时限的临近,在地方政府大力推动下,加氢站建设在2020年将步入快车道。截止2019年底,全国已累计建成61座加氢站,当前在建和规划中的加氢站超过百座。

加氢站类型多模式灵活

加氢站作为新兴的基础设施,目前主要服务于各类氢燃料交通工具。依据选址、气源和技术路线等的不同,可将加氢站分为多个类型,不同类型的加氢站在国内大多已有应用案例。

从选址来看,加氢站分为独立加氢站和合建加氢站。合建加氢站又可根据合建能源类型分为油氢合建站、气氢合建站和诸如电氢等其它合建站。

图1  加氢站不同选址方式的分类

根据站内氢气来源又可将加氢站分为站内制氢和外送氢两类,外送氢加氢站依据氢储运方式的不同主要分为高压气氢、液氢、有机液态储氢和合金低压储氢等几种配套加氢站。目前来看,外送氢气的高压气氢加氢站在国内更为普遍,其它类型的加氢站多处于示范阶段。

图2  加氢站不同气源和技术路线的分类

表2  不同类型加氢站案例

油氢合建站具竞争力

选址和用地是制约加氢站建设的重要因素。在局部地区加氢站需求大量增加时,改造加油站和加气站并合建加氢站成为较为理想的模式。

一方面便于解决市区内用地问题,一方面可降低加氢站建设和运营成本。据中石化石油勘探开发有限公司测算,200kg/d销售下加氢站运营成本达13.95元/kgH₂,人力成本占28%以上,合建站共用工作人员,仅人力成本一项可减少3.9元/kgH₂。

作为首个油气合建站,2019年建成投用的中国石化佛山樟坑加氢站就是在现有加油站基础上改造的油氢合建站,成为全国首座同时提供油、氢、电供给的综合能源站。该站配有3个储氢罐,1台双计量35MPa加氢机,日加氢能力500kg。

而长三角地区合建站也在增多。中石化已在上海建成西上海、安智两座油氢合建站,并在浙江嘉兴建成嘉善善通油氢合建站。

虽然合建站优势明显,但目前已建成项目多分布于氢能产业政策较好、政府积极推动的地区。据知情人士坦言,企业在合建站的布局与规划上会受到各地政策、法规及需求的较大影响。

与之相印证的是包括合建站在内的加氢站在京津冀地区相对迟缓的推进速度。据报道,直到2月,由中石化张家口石油分公司申请的加氢站项目才正式获批。不过,这种情况已出现改观,为保障即将到来的冬奥会期间2000辆氢燃料汽车的加氢需求,张家口政府日前发布的相关实施方案要求16座加氢站需要在2021年6月前建成,其中,中国石化油氢合建站达到3个。

近期多个地方政府发布的氢能相关政策显示,加氢站建设优先考虑合建站成为主流。根据上海嘉定区发布的15座加氢站布局与选址规划,油氢合建站占70%以上。

表3  近期部分地区加氢站规划中合建站数量

值得注意的是,部分地区已在调整推广新建油(气)氢合建站的策略。2月发布的《佛山市南海区氢能产业发展规划(2020—2035年)》中提到,近两年规划布局的22个加氢站,选址更多考虑了油氢合建站,但“加油站的选址受制于加油站布点规划,且审批流程长、加油和加氢规范协调困难”。作为调整,文件要求“优先考虑布局独立选址的加氢站,加快加氢站建设步伐”,同时“要求新建、迁建加油站必须合建加氢站”。

国发能研院、绿能智库认为,长期来看,油氢合建站仍是加氢站最具竞争力的建设模式,未来增量油气站会更多同步考虑加氢需求。

站内制氢尚属试水

站内制氢加氢站可省去氢气远距离运输过程,但目前在国内加氢站中占比不高,仅在山西大同建成一座。该项目由大同市政府与大同氢雄云顶氢能科技有限公司合建,制氢方式以电解水制氢为主,制氢加氢量500kg。

当前国内法规对制氢场地的限制仍较为严格,而现场制氢成本也不占优势,这些都阻碍了站内制氢加氢站在国内的发展。江苏国富氢能技术装备有限公司联合创始人、副总经理魏蔚指出,现场制氢加氢站的设备投资较高,运营费用电价也是问题,经济性是推广现场制氢加氢站的最大瓶颈。

据北京中电丰业技术开发有限公司测算,在站碱性电解水制氢项目,以产能500Nm³/h,约合1000kg/d来考虑,若采用0.3元/kWh电价,制氢成本为29.7元/kgH₂,而电价上调到0.5元/kWh时,制氢成本高达43元/kgH₂。

液氢加氢站潜力大

外送氢气加氢站在相当长一段时间内都会是加氢站的主流。在不同技术路线中,高压气氢加氢站最成熟,当前应用最为广泛,而作为大规模商用不可或缺的技术,液氢加氢站发展潜力更大。

受益于更高的储氢密度,液氢加氢站建设规模可远高于高压气氢加氢站,一般不低于500kg/d,最大可以做到4-6吨/天。

魏蔚认为,根据目前中国装备市场和氢源市场的条件,加氢站要想盈利,平均销售量要达到500kg/d以上。高压气氢加氢站适用于前期市场拓展,而液氢加氢站更适合市场化大规模运营。

同时,液氢加氢站占地面积更小,大规模加氢站建设中,液氢加氢站建造成本更有优势。氢液化和再气化过程,纯度可提高到6-7N,有利于增加燃料电池寿命及电量。

表4  不同氢气储存装置参数对比

从全球来看,液氢加氢站应用广泛,占400多座加氢站中的1/3,绝大多数分布在美国和日本。

当前国内液氢加氢站尚处于起步阶段,仅北京航天试验技术研究所(101所)建成1座液氢试验用加氢站,另有2座示范加氢站正在杭州和乌海建设。

氢液化装置在国内的应用现状拖慢了液氢加氢站的推广。魏蔚指出,建设液氢加氢站必须与氢液化装置与规模相匹配,液氢加氢站必须首先解决液氢来源。

据了解,国富氢能公司正在推动建设8-10吨/天大规模民用液氢工厂,预计2021年可以提供液氢加氢站成套装备。

伴随新型储氢技术的发展,常温常压(低压)加氢站已经出现,建设难度可显著下降。对现有加油站和加气站兼容性更好,可在较小改动下充分利用既有设施。因面临脱氢、纯化、加压等问题,目前已知的国内案例均须配套采用新型储氢技术的氢燃料电池车辆使用,大范围推广依然困难重重,尚需大力拓展适合的应用场景。

采用有机液态储氢技术,2017年在武汉东西湖泾河农场建成的示范加氢装置投资在30万元以下,为搭载有机液体储氢燃料电池的氢扬号样车提供服务。而2019年建成的葫芦岛兴城加氢站配套低压合金储氢系统,可在5MPa压力下加注氢气,整体安全性能更高,加氢站设备投入节约70%以上,占地面积减少80%以上。但也仅为装配低压合金储氢系统的公交车加注。

国发能研院、绿能智库认为,前期推广阶段,各类加氢站的建设和示范有利于多种技术的协同发展,而进入规模化发展阶段后,技术成熟、综合加氢成本更低的加氢站将受到市场青睐。预计高压气氢加氢站70MPa加氢技术将普及,而液氢加氢站将迎来快速增长期。

关键字:加氢站

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