海倍思创新论坛 | 魏蔚：《液氢罐箱多式联运的技术经济性分析与未来发展趋势》

江苏国富氢能技术装备股份有限公司

联合创始人   魏蔚

首先我先抛砖引玉，开个场给大家讲一下，我今年汇报的主题是关于液氢罐箱多式联运的，这是液氢行业一个比较崭新的话题，但事实上多式联运在低温罐箱这个领域里面不是什么新的东西，我们在液化天然气领域已经做过了，尤其广东还是敢为天下先，最近有一件有意思的事情，中海石油气电集团悄悄从欧洲弄了一个液氢罐箱来，从深圳登陆，然后来做液氢长距离跨洋运输的实验和测试，也就是说二十年前我们在液化天然气领域做的事情中海油又在液氢领域里面做了一遍。

液氢罐储运加注产业到底是一个怎样的趋势？在船运业散装运输、罐箱联运做个比较，同时给大家展望一下液氢罐箱多式联运的未来。

在液氢储运这个领域里面，为了能够实现国际贸易和远洋运输，把氢进行液化是现在的趋势，三大技术路径，零下253度的液氢，零下33度的液氨以及常温的LOCH（化学液体储氢）。

液氢虽然说它的储氢密度比液氨要低，但它的特点就在于它可以提供高品质的纯氢，不需要再分解，所以说面向终端用户的时候具有广泛性和灵活性。而在成本的分析上，液氢、液氨以及LOHC产业链，我们比是要比产业链，不要单比某一个环节，因为本身储运就是一个很长的产业链，在全产业链比较的时候液氨和常温常压的LOCH的化合物，它们的主要成本是分解为氢的能耗，图中黄色的部分是从化合物分解为氢的能耗和氢气净化提纯的能耗，而里面绿色的部分是液氢占比比较高的，是如何把它变成液体运输等能耗。氢液化的能耗成本比较高，但是它没有分解和净化提纯的成本。最下面这个蓝色的成本是造船的成本，液氨也好，还有苯基环己烷在内的液态化合物也好，他们是一个很成熟的产业链，所以成本想要再降低的空间已经不大了，但是液氢产业链成本下降的空间极大，随着规模的提升，液化的能耗在大幅度降低，同时中国制造业的发展使得液氢罐和造船的成本在不断下降，因此未来液氢产业链是有巨大的下降空间的。

液氢它跟液氦是在同一个温区，跟以前液化天然气最大的差异在于空气会在液氢、液氦温区变成固体颗粒物，这也是对液氢的储运最大的影响，而且液氢还有一个明显的特点，就是它的每一升液氢气化的能耗只有液氮的1/5，只有液化天然气的1/7，所以说相同体积的容器在绝热要求上会比液化天然气的要求要高个7倍。但是事实上液氢的储存也好，包括液氢的公路运输和海上运输，在装备和技术上是已经成熟的，而现在我们所要做的是如何提升规模，降低成本，提高可靠性和安全性。像液氢在美国已经是广泛商业化应用和民用，并且有了数百座的加氢站，液氢储存和绿氢液化这也是知名的上市公司Plugpower的规划和愿景，而在欧洲，液氢加氢站面向各种车辆进行来加注，实现液氢零排放加注的趋势非常明显，不管是通过过冷液氢，还是通过浆氢，还是通过各种各样的方式，我们可以通过合理的工艺流程来实现液氢加注的安全性。

这是林德今年开始商业化运营零排放加注的重卡，在每分钟6—8公斤的加注速度下，12—15分钟之内给重卡加满液氢，实现1000公里的续驶里程。

既然液氢这个产业链要起来，国际贸易是大势所趋，作为液氢的参考，液化天然气这个领域到底是散装运输还是用包装运输呢？

在LNG这个领域，散装运输和包装运输物流链的差距就在于散装运输船要从气源地到液化厂终端，再到船，再到接收站，再到罐车，再到用户进行卸液。而罐箱直接从气源地的液化厂装到罐箱里之后，多式联运一箱到底（到用户）。在液化天然气这个领域，罐装是散装运输方式的有效补充和协同，它的优势在于可水可陆，可以做运输容器，也可以作为储运容器，而且它的投资小、门槛低，可以做融资租赁，最大的好处可以减少2—3次低温液体的转注。

罐箱这一商业模式在偏远地区的海岛供气、应急保供这些方面，尤其是在液化天然气动力船舶作为可替换的燃料罐应用还是比较多的，但是LNG这个领域的案例和所占份额并不多，国内2018、2020年分别有一些案例用到了LNG罐箱的多式联运，技术成熟，但是产业上并不是特别认可，主要是在LNG领域里面成本没有特别的优势。因为散装运输它最大的成本在于LNG的终端，也就是在海上接收站上，而包装运输和罐箱运输的最大成本在燃料费用上，在运输过程当中。虽然说LNG运输船船舶的建造成本和终端占比费用比较高，但这些技术的成熟、规模的扩大以及海量的国际贸易已经把这个成本分摊降到非常低了，而罐箱和散装运输在进行经济性比较的时候，我们可以发现LNG运输船最大已经做到17.4万方，跟700箱或者几百箱罐箱运输船相比，只有在1000公里以内的时候了LNG罐箱运输是优势的，而在5000公里以上的远洋运输的时候散货运输船成本优势极其明显，在2000公里这个范围内是罐箱和运输船散装的交界区，大家的成本是差不多。同时，3万方的LNG运输船和700箱的罐箱运输船它的经济性基本上是相当的，这个也曾经在山东—东南亚2000多海里（4800公里）的运输场景里面做过经济性的比较。上述这个比较的主要是从船舶运输的角度来比较，它忽略掉的一个重要因素就是转注过程中带来了低温液体气化的损失。当然在LNG领域，因为LNG的温度相对来讲比较高，这个损耗大家基本都是可以忽略的。

所以LNG产业链散装运输的规模优势和经济性就在于，第一是它的装船规模优势，现在由于是在开采地建液化厂，它每天的液化能力可以做到万吨以上，在十天左右装满这些十万到二十万方的船，很有利于国际贸易。第二是罐车运输又比罐箱的单次运输效率高20%，所以LNG散装运输船到岸后分装至罐车在远洋运输国际贸易当中用得非常多，也是现在的主流模式，而LNG罐箱运输多式联运适合近海、内河这些中短途和国内的配送贸易。

液氢又是另外一种情况了，液氢跟液化天然气有相似的地方，也有不一样的地方。随着氢源价格的降低，液化规模的扩大和液化用电价格的降低，液氢的成本是越来越低的。不管是国内和国外都能看到，随着30吨、百吨级液化工厂的建成，氢液化的能耗从15度电降到了8度电，甚至6度电以下，而加氢站和重卡在推广的时候瓶颈是在于液氢的生产和储存运输。我们国家也在不断布局日产5吨、10吨、30吨的氢液化工厂，来实现液氢产业链的全产业链运营，我们也在不断拉近跟欧美、韩国、日本它们这些发达国家的差距，并且在未来会追赶超上他们。

在液氢这个领域和液化天然气产业链相比，差距就看出来了。首先在液化规模上，现在的液氢工厂即使是发达国家，也是几十吨百吨这样的级别，而要装满十万方的运输船，液化天然气是每天万吨的处理量，而液氢要在每天1500—3000吨的处理量，才能够在十天半个月装满一艘十万方到二十万方的船。当下，天然气是开采出来的有这么大的储量，而氢从绿氢生产也好，哪怕是化工制氢，很难找到一天能做到1500—3000吨的液化工厂。如果说做可再生能源生产绿氢的话，要配5—10GW的电力，而现在可再生能源一个2GW的电厂就已经非常大了，可再生电力的这种分散性导致绿氢很难达到如此大的海上运输国际贸易的规模。

尽管罐车有装载量的优势，但是在公路运输的追尾碰撞，安全性上它跟罐箱是有差距的，而且由于液氢温度远低于LNG的温度，每一次转注的放散风险和放散气化的损失是比液化天然气高很多的。罐箱最大的好处就是从头到尾不带放散的，而运输船，不管是在它的运输过程中，还是在转注的过程中都会有损耗，这个产业链的损耗会在3%—5%左右。

还有就是真空丧失的应急救援。液化天然气真空丧失的敏感度远没有液氢这么高，液氢如果真空丧失的话给你的救援时间大概也就2—3个小时而已，如何来保护液氢容器的安全和真空，防止这种追尾，防止运输过程中的真空丧失，罐箱是比罐车要靠谱得多。

LNG在做罐箱水上运输的时候是一个非常成熟的技术，在相应的IMDG规范也好，在我们国家的船舶运载的监控也好，包括相应的这些远程监测都已经很成熟的技术。水上运输安全有非常完整的解决方案，绝热性能维持时间的预报也好，物联网技术的监测预报也好，这些技术都可以从液化天然气的领域里面移植到液氢这个领域里头来。尽管容器制造和材料上有差异，零部件管路阀门有差异，但是在性能维持时间预测和远程监测上，这些技术是可以传承的。维持时间的算法，箱联网的构建，相应的模型也好，不管是云端、船端和智能终端，都已经是非常成熟的技术，这些通信和示范应用在液化天然气领域里面我们行业也已经做得很好了。

所以当我们对液氢的安全管理有了足够的重视，我们才会发现已有的这些技术和已有的产业链经验，在液氢这个领域率先发展起来的会是小包装运输，而不是大规模的散货运输。以罐箱多式联运来规避液氢中固体空气颗粒物的风险，从液化厂到用户一箱到底，在框架保护、防追尾、防止侧翻这些方面，液氢罐箱多式联运在内河、海上和铁路、公路上运输优势明显，同时还可以甩挂作为固定容器放在加氢站上，也就可以实现从液氢罐工厂到用户最多减少3次的转注。而液氢罐箱的维持时间，像林德目前在不使用液氮屏的时候可以做到50天的无损储存时间，也就是从生产厂到用户50天不排放，这个时间段足够罐箱经历海上的运输、码头的等待以及到用户的公路运输时间，而如果是使用带液氮瓶的话，它的维持时间可以做到200天的不排放，但是不排放在散货运输产业链当中是做不到的。尤其是当我们开展海洋大开发，用海上风电这种分散的可再生能源电力来进行制氢，从海上回到陆上实现海氢陆送的时候，更加是分散的电力和分散的氢能，要装满散货运输船的难度是远高于液氢罐箱的。所以将来在海上制氢，把氢液化更容易能做的就是液氨运输船，和液氢罐箱的多式联运。送到用户端，用甩挂的方式、罐箱替换的方式来减少液氢的转注次数，提高液氢的利用率和安全性，同时也可以作为可替代的燃料罐，在船舶、列车等等标准化、模块化的液氢燃料罐领域里面应用。而到了加氢站这里，新的技术，包括零排放的加注技术，过冷液氢的加注技术，正在制定和即将颁布的ISO13985标准里面已经提到这些，这对中国低温压力容器行业会是一个新的挑战和有更高的技术要求。但是这会使液氢更加安全、更加低的成本，是中国制造业的一个趋势，也是我们企业奋斗的方向。

我给大家就汇报到这里，谢谢大家！