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氢能储运瓶颈如何破解?

作者:中国118彩色图库网新闻中心 来源:中国能源报 发布时间:2019-07-20 浏览:
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 作为氢能供应的必经环节,氢能储运备受关注。前一步怎么储,决定着后一步怎么运,但无论哪种储运方式,降成本都是当务之急。业内认为,未来供氢模式不会局限于某一种,而是一个包括多种技术路线的综合供氢网络,而氢能储运方式要匹配其最适合的应用场景。

一个月前发生在挪威奥斯陆郊外的加氢站爆炸事故原因日前终于查明——主要是在高压储存装置的氢气罐中,某个特定插头装配错误所致。

一个“小小”的插头导致严重事故,这不是危言耸听。在其背后,更涉及氢能储运的“大问题”。多位业内人士向记者坦言,除前端制氢、后端加注外,从制氢地到加氢站的中间环节,如今也越来越受到重视。在现有条件下,储运已成为影响氢能应用的主要瓶颈之一。

绕不开的储运环节

现有方式各存利弊

以氢燃料电池商用车为例,应用瓶颈“不在两头,在中间”——日前在2019世界新能源汽车论坛上,中国科学院院士欧阳明高这样强调。

所谓“中间”,是指氢能储运和加注的环节。欧阳明高认为,随着后期大规模的推广应用,及燃料电池发动机技术的逐渐成熟,供应将不再是问题。相比之下,产业难题聚焦于储氢、运氢及加注环节。

“氢气的储存和运输不分家,前一步怎么储,决定着后一步怎么运。由于政策要求,我国目前暂不允许在加氢站内直接制氢,因此储运作为氢能供应的必经环节,值得关注。”北京低碳清洁能源研究院新能源中心助理主任何广利告诉记者。

记者进一步了解到,氢气的储、运目前均分为气态、液态及固态三种主要方式。由于密度、设备、体积等条件不同,上述方式也各有利弊。

以低温液态方式为例,北京海德利森科技有限118图库彩图总经理巩宁峰介绍,作为全球研发重点,液氢具有高密度、体积小等特征,能够使储运变得简单,尤其可满足远距离、大运量的需求。“但同时,要把气态的氢变成液态难度较大,所需容器设备要求很高。此外由于政策因素,我国暂无民用液氢的运输案例。”

气态储运方式,目前在我国应用最为普遍。简单来说,先将氢气压缩到一个耐高压的容器里,再通过长管拖车或管道进行运输。巩宁峰表示,在技术成熟的基础上,气态方式也面临轻量化、高压化及质量稳定等新的挑战。

固态储运则是以金属氧化物、纳米材料等作为载体。虽存在操作便捷、安全性高及储氢体积密度大等先天优势,但这一方式尚处小范围应用的攻克阶段。“载体的体积膨胀、传热、气体流动等任一因素,均有可能影响储运效果。”巩宁峰称。

技术路线各异

却共同面临经济性制约

针对不同方式,业内长期争论颇多且未有定论。但多位人士仍同时指出,无论对于哪种方式,降低储运成本都是当务之急。其制约因素,包含了储运技术、设备水平、应用规模、运输半径等多种因素。

“未来,技术、安全等方面不存在大的问题,影响储运环节的最大瓶颈就是经济性。”国际氢能协会副主席、清华大学教授毛宗强直言。例如液氢,虽有其优势并受到很多追捧,但也要看到,制造液氢的成本目前并不算低。“运输环节省钱了,制造液氢却要花费高昂代价。综合来看,经济性仍待进一步提高。”

巩宁峰对此表示赞同。他称,日、美、德等国家,现已将液氢运输成本降至高压氢气的1/8左右,并不断扩大应用范围。“不可否认,低温液氢运输是未来一个大方向。但在我国,受制于技术、设备水平,液氢转化成本相对偏高,短期内在民用领域推广不太可能。”

除了技术,何广利认为,规模是影响经济性的关键之一。“随着不断进步,技术、设备等层面的问题将逐步解决。但要想真正降低成本,充分认识‘大氢能’的概念是前提。”

在他看来,车用只是氢能发展的一个方面,作为清洁、高效的二次能源,氢能应用范围理应更广。“‘大氢能’概念,意味着氢绝不单单供给燃料汽车。反过来,只有应用规模上来了,基础设施才能真正完善,从而实现车用氢能储运等成本的分摊、降低。这也是为何在当前条件下,各条储运路线均难真正实现降成本。”

巩宁峰认为,由于规模有限,不同技术路线的运输半径也有待验证。“比如高压气态运输,在100-200公里半径内尚具备经济性。再远的话,运输成本将呈几何级增加,从而造成不经济。但这个半径到底是多少,还需通过实践验证。”

适应不同应用场景

储运“暗藏”更多选择

究竟什么样的方式,能够实现安全、高效且经济的氢能储运?

在何广利看来,现有储运技术、装备逐渐走向成熟,关键在于找到真正适用的方式,并在达标基础上降低成本。“结合用能需求、供氢网络、技术发展等因素,未来供氢模式不会局限于某一种,而是一个综合供氢网络包含不同路线,并站在全生命周期的角度来考评其效率。”

中国氢能联盟日前发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2019版)》也预测,氢能储运将按照“低压到高压”“气态到多相态”的方向发展,由此逐步提高氢气储存和运输的能力。远期(2036-2050年)来看,高密度、高安全储氢将成为现实,完备的氢能管网也将建成,同时出台固态、有机液态等储运标准及管道输配标准作为配套。

“谈及氢能储运,常有观点将其类比天然气储运,我想这不一定合理。”何广利进一步提醒。天然气作为一次能源,在哪里发现、从哪里运出,储藏地就是“起点”。氢能则是二次能源,只有原料地,而没有储藏地一说。也正因此,给储运带来更多选择。“到底是在原料地制取、运输,还是把原料运出后制取,或是制成某种中间体之后,再运出、制取。三种完全不同的方式,将带来不一样的效果。但目前,讨论更多的只是先制氢、再运输。”

何广利表示,氢能其实更适合参照电的供应模式。到底采取集中还是分布式供电,到底直接输电还是先运煤、再发电,还要根据需求而定。“至少目前来看,没有哪一种方式占了绝对优势,或者说以后一定要走某条路。面对选择,我们还需科学论证、谨慎对待。”

关键字:氢能

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