氫能規(guī)?；瘍?chǔ)運(yùn)亟待推動(dòng) 液氫迎發(fā)展拐點(diǎn)

　　“近年來，氫能技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善，應(yīng)用場景日益豐富，氫能市場應(yīng)用與城市示范取得可喜成果。”9月13日，在第五屆中國氫能發(fā)展峰會(huì)暨2023中國氫能百人會(huì)年度論壇上，中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長洑春干指出，但同時(shí)我國氫能整體發(fā)展速度仍較緩慢，主要原因在于氫能的運(yùn)營成本很高，其難以儲(chǔ)運(yùn)的問題尚未解決。要破解這一難題，必須大力發(fā)展低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。

　　長期以來，我國低溫液氫起步較晚，技術(shù)門檻高，對(duì)容器絕熱要求嚴(yán)格，部分關(guān)鍵裝備處于 “卡脖子”狀態(tài)；工程實(shí)例較少，液氫制取、應(yīng)用集中在航天火箭發(fā)射領(lǐng)域，民用規(guī)模較?。粴湟夯S投資大、能耗高，現(xiàn)階段市場需求小，規(guī)?；瘧?yīng)用不足，產(chǎn)能上升緩慢。然而，在國家大力發(fā)展氫能的風(fēng)口下，國內(nèi)液氫產(chǎn)業(yè)正迎來發(fā)展拐點(diǎn)。

　　擴(kuò)大規(guī)模 降低運(yùn)營能耗單位成本

　　“相較于使用高壓氣瓶運(yùn)輸氫，液氫具有高效可控、不易污染、品質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，在儲(chǔ)運(yùn)方面具有效率高、成本低的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用方面具有加氫站占地面積小、壓力低、供氫方式靈活、純度更高等優(yōu)勢(shì)。”中山先進(jìn)低溫技術(shù)研究院研究員李岸然介紹。

　　國際能源署數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)輸距離為500公里時(shí)，液氫配送成本每千克僅增加約0.3美元，而高壓氣態(tài)運(yùn)輸配送成本將上升5倍以上，接近每千克2美元。不難發(fā)現(xiàn)，與氣態(tài)氫相比，液氫在儲(chǔ)運(yùn)成本上具有絕對(duì)話語權(quán)，并有望成為氫能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的重要推動(dòng)力。但由于氫液化工廠投資大、耗電多，一直以來普遍被認(rèn)為不具備經(jīng)濟(jì)性。

　　事實(shí)未必如此?！拔覈簹渖a(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、加注及使用，可以借鑒我國液化天然氣發(fā)展模式。若想在全球氫貿(mào)易中占據(jù)一席之地，氫氣液化可通過世界范圍內(nèi)的探索和提升平均設(shè)施規(guī)模，來實(shí)現(xiàn)成本降低，這也是唯一的可能性所在?！睕毚焊杀硎?，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。

　　根據(jù)測(cè)算，以不同規(guī)模的液氫工廠為例，液化規(guī)模為5噸/天及以下時(shí)，液氫工廠的綜合能耗將超過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。

　　建設(shè)提速 核心技術(shù)裝備集中攻關(guān)

　　“全球現(xiàn)有數(shù)十座液氫工廠，總液氫產(chǎn)能480噸/天。但國內(nèi)液氫的總產(chǎn)能只有5.5噸/天，并且只供給航空航天領(lǐng)域。”北京中科富海低溫科技有限公司 （以下簡稱中科富海）徐鵬博士通過列舉這樣一組數(shù)據(jù)，表明我國液氫發(fā)展整體尚處于起步階段。

　　伴隨著2021年11月我國三項(xiàng)液氫國家標(biāo)準(zhǔn)——GB/T40045-2021《氫能汽車用燃料液氫》、GB/T40060-2021《液氫貯存和運(yùn)輸技術(shù)要求》、GB/T40061-2021《液氫生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的正式實(shí)施，氫能標(biāo)準(zhǔn)體系逐漸完善，液氫民用有標(biāo)可依，標(biāo)準(zhǔn)也為指導(dǎo)液氫生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸，加強(qiáng)氫燃料質(zhì)量管理，促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供重要支撐。

　　徐鵬介紹，液氫的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)，涉及多項(xiàng)核心部件和關(guān)鍵技術(shù)，氫的液化設(shè)備主要有透平膨脹機(jī)、低漏率換熱器、壓縮機(jī)、低溫閥門、正仲氫轉(zhuǎn)化器等核心部件；而液氫的儲(chǔ)運(yùn)包括液氫泵、液氫儲(chǔ)罐、液氫槽車等設(shè)備。

　　值得關(guān)注的是，近年來，我國部分氫能企業(yè)持續(xù)加大液氫全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)，集中力量攻關(guān)核心技術(shù)裝備，從液化膨脹、液氫儲(chǔ)運(yùn)，到液氫加注和車載儲(chǔ)氫，完成了相應(yīng)的科研實(shí)驗(yàn)。以中科富海為例，公司已完成多套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低溫制冷設(shè)備，并形成一套成熟的低溫制冷工藝包，低溫產(chǎn)品包括氫液化裝置、氦液化裝置、氦制冷機(jī)、液氦杜瓦等其他配套產(chǎn)品。

　　此外，國內(nèi)液氫研發(fā)和項(xiàng)目陸續(xù)落地，建設(shè)進(jìn)度已經(jīng)提速。久泰集團(tuán)萬噸級(jí)液氫項(xiàng)目于2022年獲得環(huán)評(píng)批復(fù)，全國首個(gè)綠氫液化項(xiàng)目——內(nèi)蒙古風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目于今年3月簽約，齊魯氫能一體化項(xiàng)目于今年5月已完成70%，中石油烏海液氫項(xiàng)目計(jì)劃年底投產(chǎn)。通過應(yīng)用實(shí)踐推進(jìn)液氫相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的建立，與液氫產(chǎn)業(yè)化的推動(dòng)形成互助，國內(nèi)眾多企業(yè)和科研院所正在逐步掌握液氫裝備的核心技術(shù)，并逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　挑戰(zhàn)仍存 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試亟待完善

　　作為低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)的重要裝備，車載液氫氣瓶主要包含深冷低壓液氫瓶和深冷高壓液氫瓶?！白屛腋械竭z憾和失落的是，目前國內(nèi)車載供氫裝備基本為高壓儲(chǔ)氫氣瓶，低溫液氫還未完全使用?！敝袊胤N設(shè)備檢測(cè)院主任朱鳴坦言，國外已經(jīng)開發(fā)多代車載液氫氣瓶，而國內(nèi)北京天海、國富氫能、富瑞特裝等公司還處在研制重卡用液氫氣瓶工程樣機(jī)階段，深冷+高壓超臨界儲(chǔ)氫容器相關(guān)研究起步較晚。

　　“不只是應(yīng)用領(lǐng)域，在各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)上也需要更進(jìn)一步完善?！敝禅Q進(jìn)一步解釋道，比如在《車載液氫氣瓶》標(biāo)準(zhǔn)中，需規(guī)定液氫氣瓶的基本參數(shù)、材料、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、檢驗(yàn)、儲(chǔ)存與運(yùn)輸?shù)葍?nèi)容；在 《液氫容器性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)中，需要對(duì)液氫容器性能的環(huán)境、設(shè)備、試驗(yàn)順序、試驗(yàn)項(xiàng)目、數(shù)據(jù)處理、試驗(yàn)記錄和試驗(yàn)報(bào)告等確認(rèn)基本要求。

　　“安全測(cè)試也是一個(gè)短板?！敝禅Q表示，車載液氫瓶發(fā)展還面臨一個(gè)比較大的瓶頸是缺少測(cè)試基地，車載液氫氣瓶的本質(zhì)安全測(cè)試包括振動(dòng)疲勞、真空失效、過載、火燒、撞擊等；液氫氣瓶絕熱方式不同于常規(guī)低溫絕熱氣瓶，高性能絕熱對(duì)于液氫氣瓶至關(guān)重要；要高度重視車載液氫氣瓶的供氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)，綜合考慮其功能、效果以及安全。

　　南京工業(yè)大學(xué)化工過程安全國際交流中心張彬教授同時(shí)提醒，液態(tài)氫的沸點(diǎn)非常低，約為-253攝氏度。氫氣燃燒速度約是汽油的8.8倍、甲烷的7.3倍，液氫燃燒速度約是汽油的2倍、甲烷的2.7倍。爆炸范圍寬、易引燃。液氫在應(yīng)用過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)類型包括液氫泄漏、延遲點(diǎn)火和爆炸，低溫還可能對(duì)其他基礎(chǔ)設(shè)備造成損害。

　　“下一步，協(xié)會(huì)要推動(dòng)車載液氫瓶的標(biāo)準(zhǔn)編制工作，以及固定式液氫貯罐、液氫罐箱的產(chǎn)業(yè)化工作，聚焦制氫加氫一體站問題、氫能項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位評(píng)估、建立氫能及燃料電池系列團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)體系，加快推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。”洑春干表示。(記者 霍悅)

　　轉(zhuǎn)自：中國工業(yè)報(bào)

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