近日,浙江省發(fā)布《浙江省加氫站發(fā)展規(guī)劃》,力爭到2025年,建設(shè)加氫站50座以上、日加氫能力35.5噸以上,通過布局加氫基礎(chǔ)設(shè)施,推動氫燃料電池汽車的發(fā)展,氫能全產(chǎn)業(yè)鏈全面鋪開。

50座加氫站是什么概念?目前全國共有加氫站350多座,而浙江僅有22座,數(shù)量不占優(yōu)勢。這也意味著未來兩年內(nèi),浙江將建成30座左右加氫站。在規(guī)劃中,這樣的步伐被稱為“適度超前”。

缺電少煤少氣的浙江,發(fā)展氫產(chǎn)業(yè)的底氣是什么?經(jīng)過多年在氫氣生產(chǎn)和提純、儲運裝備等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的培育,浙江已有一定基礎(chǔ),一批浙企發(fā)揮了支撐作用,國內(nèi)氣體行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)杭氧集團就是其中之一。

制氫:工業(yè)副產(chǎn)氫變廢為寶

“氫能作為綠色可再生的清潔能源,被認為是解決能源問題的終極答案。杭氧作為一家國企,勇于承擔職責和使命,積極開拓新能源、節(jié)能儲能相關(guān)技術(shù)、裝備及能源氣體產(chǎn)品,助力中國實現(xiàn)雙碳目標。”杭氧集團股份有限公司黨委書記、董事長鄭偉表示。

潮新聞記者了解到,2021年,杭氧成立了氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心,開展氫能制備、純化、液化、儲運、利用等方面的研究。目前已擁有較為成熟的工業(yè)副產(chǎn)氫提純技術(shù)和加氫站成套技術(shù),具備氫液化全流程設(shè)計能力和關(guān)鍵設(shè)備生產(chǎn)制造能力。

今年,杭氧發(fā)布了《杭氧集團氫產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃2022-2030》,加大氫能方面的研發(fā)投入和投資規(guī)劃。

全球大部分的氫氣來源于化石原料天然氣、煤炭,會產(chǎn)生大量的碳排放。而缺少資源的浙江,氫源主要以工業(yè)副產(chǎn)氫為主,年供氫氣達10萬噸以上。相對來說,工業(yè)副產(chǎn)氫較為清潔,成本極低,配合CCUS脫碳后制備的氫氣被稱為“藍氫”。

工業(yè)副產(chǎn)氫是目前最具成本優(yōu)勢的氫氣獲取方式。據(jù)杭氧氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心測算,當天然氣價格在3元/標方時,氫氣成本接近20元/公斤;水電解制氫價格更高,電價按照0.6元計算,氫氣成本超過30元/公斤。而工業(yè)副產(chǎn)氫成本可以做到10元/公斤以下。

杭氧在2002年成立石化工程公司,在化工領(lǐng)域低溫分離方面研制成功多項國家首臺套技術(shù),如乙烯冷箱、液氮洗單元、丙烷脫氫深冷分離系統(tǒng)等,這些裝置均涉及低溫分離法提純氫氣,深入研究了易燃易爆介質(zhì)的材料選擇,開發(fā)了適用于氫氣等介質(zhì)的壓縮機、膨脹機、泵、閥門、板翅式換熱器等成套核心設(shè)備,為杭氧進軍氫產(chǎn)業(yè)提供了可靠的技術(shù)積累。

在制氫端,杭氧主要開展工業(yè)尾氣提純氫氣等多種高經(jīng)濟性制氫工藝研發(fā),其自主研發(fā)的工業(yè)尾氣多組分高效提取技術(shù),服務(wù)于鋼鐵、化工等行業(yè)企業(yè)。

杭氧集團股份有限公司氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心副主任、高級工程師王佳偉介紹,比如焦化廠的焦爐煤氣,通過低溫精餾和變壓吸附相結(jié)合的方法得到液化天然氣、富氫氣、一氧化碳等產(chǎn)品,富氫氣進一步提純至高純氫,可以實現(xiàn)工業(yè)尾氣中高附加值組分的分離提取,實現(xiàn)產(chǎn)品高回收率及高效利用。

運氫:氫液化裝置設(shè)備自給率超90

除了化石原料制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫,還有一種電解氫,制氫所用的電力來自光伏、風電等綠色電力,被稱為“綠氫”,成本較高。

據(jù)了解,浙江正積極探索利用海上風電、光伏發(fā)電等可再生能源制氫,推動沿海地區(qū)開展相關(guān)試點工作。從全國范圍來看,氫源端與利用端在時間和空間上錯位,大量的綠氫示范項目建在風光充足的西北地區(qū),而加氫站和氫能車又集中在東部發(fā)達城市。

從這一角度看,氫氣資源的調(diào)控和運輸必將成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要瓶頸。

高壓氫氣管束車是目前最普遍的氫氣運輸方式,單車有效運量300千克左右,經(jīng)濟運輸距離低于150公里。這樣的運輸方式,成本約為20元/車?公里,占氫氣終端消費價格的一半。

要想降成本,必須使儲氫罐能容納更多的氫,而低溫液體是常見手段。

在浙江,氫能儲運設(shè)施日益完善,在液態(tài)儲氫裝備研發(fā)生產(chǎn)上具有良好基礎(chǔ)。

杭氧是國內(nèi)最早進行氫液化研發(fā)的企業(yè)之一,具有深厚的技術(shù)儲備。早在20世紀,杭氧就與多家科研單位一起合作開發(fā)了小型氫液化裝置,并一直服務(wù)于國家航天事業(yè)。

2021年,杭氧就針對氫能源“異地制取,長途運輸”的特點,整合低溫領(lǐng)域經(jīng)驗及各制造子公司產(chǎn)業(yè)鏈配套優(yōu)勢,啟動氫能源市場化應(yīng)用研究。去年9月,浙江大學(xué)氫能研究院和杭氧集團成立液氫裝備技術(shù)聯(lián)合實驗室,著力突破超低溫領(lǐng)域裝備“卡脖子”技術(shù)。

“將氫氣液化后,密度是氣態(tài)氫的800倍,采用液氫槽車運輸氫,單車運量是目前主流的高壓管束車的10倍多,因此液氫將會成為未來氫能跨區(qū)域調(diào)配的重要手段?！蓖跫褌ソ榻B說,杭氧當前獲得了多項氫液化相關(guān)授權(quán)發(fā)明專利,已經(jīng)完成了小型和大型氫液化裝置的完整工藝包,并且氫液化裝置里的關(guān)鍵設(shè)備都已經(jīng)完成了樣機試制,包括氫氣壓縮機、膨脹機、板翅式換熱器、液氫閥門、液氫儲罐等,氫液化整套裝置的設(shè)備自給率達到90以上。

加氫:日均加氫量超5噸

“《浙江省加氫站發(fā)展規(guī)劃》的出臺,為氫能推廣指明了更加清晰的方向。我們也在積極尋求項目接洽,爭取杭氧的加氫站能夠在本土落地。”鄭偉說,加氫站是杭氧氫產(chǎn)業(yè)的重點業(yè)務(wù)之一,我們能夠提供加氫站成套的完整服務(wù)。

據(jù)介紹,在大型加氫站的設(shè)備成本里,壓縮機占了50以上,杭氧自主研制的標準化撬裝氫氣壓縮機具有成本優(yōu)、可靠性高的特點,這也使得杭氧在加氫站項目的競爭中具備優(yōu)勢。

2022年,杭氧集團在山西臨汾投資建設(shè)了首座6000千克/天的加氫站,今年再次擴容,最大加氫能力達到10000千克/天,這是目前國內(nèi)規(guī)模最大、日均加注量最大的加氫站。目前,加氫站的日均加氫量已超過5噸,每天加氫車輛接近300輛次,實現(xiàn)了加氫站及氫能物流的盈利。

作為項目負責人,王佳偉曾多次前往臨汾,現(xiàn)場駐守攻關(guān)。

王佳偉介紹,氫氣成本及運輸費用高、加氫站數(shù)量少、氫燃料電池汽車價格高等原因,導(dǎo)致目前氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用無法實現(xiàn)閉環(huán)。山西杭氧加氫站針對具有大量含氫尾氣的鋼鐵廠,開發(fā)了“工業(yè)副產(chǎn)氫-加氫站-氫能重卡-工廠運輸物流”的閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈,充分挖掘工業(yè)尾氣剩余價值,變廢為寶,同時解決了現(xiàn)階段氫氣價格昂貴、運輸成本高、車輛需求少、加氫站利用率低等痛點。

按照浙江省的規(guī)劃,將以市場需求為導(dǎo)向,拓展氫能在公交、機場、港口、物流、工程等領(lǐng)域場景應(yīng)用,有序推進加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

“尋找合適合理的終端應(yīng)用場景,是現(xiàn)階段氫能推廣的重中之重,我們在山西的項目具有非常高的推廣意義,在鋼鐵廠、化工廠都有類似的需求和應(yīng)用場景,可以借鑒。”鄭偉說。

目前,加氫站基本都是將氣態(tài)氫氣用壓縮機壓縮后給車輛加氫,能耗大、規(guī)模受限、成本高。對此,杭氧正在研發(fā)液氫加氫站解決方案,自主開發(fā)液氫增壓氣化系統(tǒng),其中最關(guān)鍵的裝備——液氫儲槽和90MPa高壓液氫泵已經(jīng)有成品研制成功。

“液氫加氫站的興起是一種必然趨勢,整體能耗僅為氣氫加氫站的30,同時具備氫氣純度高、儲氫容量大、占地面積小等優(yōu)勢。杭氧為未來的發(fā)展做好了充分準備。”鄭偉表示。