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  • 1 # 哈不急不急

    現有加氫站技術來源於天然氣加氣站,有兩種建設方式:1)站內製氫供氫加氫站技術;2)外供氫加氫站技術。站內製氫加氫站技術:來源於天然氣管網標準加氣站原理,即加氫站內有制氫裝置(如天然氣重整制氫)產生氫氣(相當於天然氣管道輸送來的氣源)和加氣站裝置的組合。外供氫加氫站技術:來源於天然氣母站和子站原理,即從外面工廠(相當於母站提供氣源)經加氫站(子站)二次加壓完成對外加氣。國際上大多數國家的加氫站採用的都是站內製氫加氫站技術,但是制氫裝置各不相同。這種單個建站的方式比加油站複雜、投資更高、審批更難,較難像加油站那樣簡單、高效、普及率高。中國目前很少有用這種加氫站所以暫不做討論。加氫站的工作原理(以外供氫加氫站為例)氫氣透過管束槽車運輸至加氫站,經由氫氣壓縮機增壓後儲存至站內的高壓儲罐中,再透過氫氣加氣機為燃料電池汽車加註氫氣。當管束槽車的壓力足夠高時,可從槽車中直接給車輛加氫;壓力不夠部分從氫氣高壓儲罐中給汽車進行補充氫氣。實際操作中,氫氣儲罐可由多個壓力級別不同的儲罐並聯而成,先將低壓儲罐中的氫氣用於加註,直到低壓儲罐與車載容器達到壓力平衡,再換為高壓儲罐進行加註。加氫站的主要裝置及其發展方向:提高技術標準,逐步實現壓縮機中國產化。加氫站的主要裝置包括儲氫裝置、壓縮裝置、加註裝置、站控系統等,其中壓縮機佔總成本較高(約30%)。目前裝置製造的發展方向主要是加速氫氣壓縮機的中國產化程序,從而降低加氫站的建設成本,促進氫能產業鏈的發展。高壓儲氫裝置一般有兩種方式,一種是用具有較大容積的氣瓶,該類氣瓶的單個水容積在 600L~1500L之間,為無縫鍛造壓力容器;另一種是採用小容積的氣瓶,單個氣瓶的水容積在 45L~80L。從成本角度看,大型儲氫瓶的前期投資成本較高,但後期維護費用低,且安全性和可靠性較高。氫氣壓縮裝置常用的氫氣壓縮裝置為隔膜式壓縮機,該型壓縮機靠金屬膜片在氣缸中作往復運動來壓縮和輸送氣體。氫氣壓縮機在加氫站中佔據重要地位,目前中國加氫站所採用的氫氣壓縮機仍需外購。未來國內加氫站與生產壓縮機的外資企業加強合作以及加快中國產化速度的情況下,有望將壓縮機的成本減少 50%以上。氫氣加註裝置氫氣加註裝置與天然氣加註裝置原理相似,由於氫氣的加註壓力達到 35Mpa,遠高於天然氣 25Mpa的壓力,因此對於加氫機的承壓能力和安全性要求更高。根據加註物件的不同,加氫機設定不同規格的加氫槍。如安亭加氫站設定 TK16和 TK25兩種規格的加氫槍,最大加註流量分別為 2kg/min和 5kg/min。加註一輛轎車約用3-5分鐘,加註一輛公交車約需要10-15分鐘。站控系統作為加氫站的神經中樞,站控系統控制著整個加氫站的所有工藝流程有條不紊的進行,站控系統功能是否完善對於保證加氫站的正常執行有著至關重要的作用。燃料電池的商業化應用的攔路虎已經不是其自身的成本,而是氫氣的使用成本。燃料電池車和加氫站的問題類似於“雞蛋誰先”的問題。加氫站不先建,燃料電池車無法加氫跑不起來;燃料電池車不夠,加氫站的成本根本收不回來。那麼,建一個加氫站要多少錢?加氫站主要的裝置有卸氣柱、壓縮機、儲氫瓶組、加註機。卸氣柱是用來對接管束車,導流氫氣進壓縮機,壓縮機將氫氣壓成高壓,儲存進儲氫瓶組儲存,當需要時候,氫氣經加註機加到燃料電池車上。以一座日加氫量200kg的外供氫加氫站來說,主要的裝置成本如下:見圖在沒有算購買土地的情況下(土地這個差異太大),建一座加氫站裝置成本約為450萬左右。另外還需要算土建和安裝費用。以目前已建成加氫站來看,按加氫規模不同投資800萬到2000萬之間。加氫站的建站成本和加油站對比並沒有什麼劣勢,而且如果加氫站中所用的壓縮機和加註機進一步中國產化之後,加氫站的建站成本能下降不少。但可惜建站成本對終端加註成本影響並不大。加註成本39元中近45%是氫氣原料成本,運輸成本佔比也達20%以上。可見,制氫和運氫/儲氫這兩項成本才是當今燃料電池車推廣運營最大的攔路虎。而且規模化的紅利對制氫和運氫的成本並沒有太多影響。因此,新型、高效、廉價的制氫和運氫技術才是燃料電池完全市場化的救星。更多技術探索加油站改建技術可實現低成本加氫功能引入。改造加油站主要透過在原有加油站引入高壓儲氫罐和壓縮機等裝置的方式完成加油站的升級。加氫站的降本之路:努力壓縮制氫和運輸成本制氫和運輸成本是構成氫氣價格的決定性因素,和國外相比,在國內建立一座加氫站具有成本方面的優勢。目前在國內建設一座加氫站(35Mpa)的投資在 200~250 萬美元之間,日本建設一座中型加氫站( 300Nm3/h) 投資在 500~550 萬美元; 在美國, 約需要280~350萬美元。從政策力度方面來看,中國建設加氫站的補貼額度較美國和日本更高,降低了國內加氫站建設中的固定成本投資部分。這主要是由於,在日本、美國等地,加氫站的建造和維護標準比較嚴苛, 導致這部分成本遠超中國。此外,中國為建造加氫站提供的補貼政策也優於日本和美國。影響中國氫氣售價的最主要因素是包括制氫和儲運氫氣在內的氫氣成本部分。比較日本和中國的加氫站氫氣售價價格組成可以發現,影響日本氫氣售價的最主要的兩個因素是氫氣成本(約佔 38%)和加氫站固定成本(約佔 26%),而影響中國氫氣售價最主要的因素是氫氣成本(約佔 65%)。這說明,要降低中國加氫站整體的成本,在補貼力度較強的現階段來看, 選擇合適的氫源,並降低氫氣運輸與儲藏的成本,是最適當的選擇。長遠來看,隨著行業的發展和補貼額度的下降,透過提高關鍵裝置的中國產化率水平來降低加氫站的建設成本則是未來加氫站降本的明智之選。現階段國內最宜選取的制氫運氫方式討論目前,製備氫氣主要方式有以下幾種:氯鹼工業副產氫、電解水制氫、化工原料制氫(甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等)、石化資源制氫(石油裂解、水煤氣法等)和新型制氫方法(生物質、光化學等)。在現階段,選擇成本較低、氫氣產物純度較高的氯鹼工業副產氫的路線,已經可以滿足下游燃料電池車運營的氫氣需求;在未來氫能產業鏈發展得比較完善的情況下,利用可再生能源電解水制氫將成為終極能源解決方案。

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