氢听剧场:魏蔚——氢能装备的规模化制造与液氢技术及装备开发

发表时间:2019-11-01 11:36

“氢听剧场”是佛山国际氢能展极具特色的活动之一,已连续举办两届,是多位行业技术专家以演讲、论道的形式,共同分享氢能行业前沿技术理念及实战干货,并进行产品发布。

以下分享10月27日下午的精彩演讲!

演讲嘉宾

研发总监

Director of R&D

江苏国富氢能技术装备有限公司

Jiangsu Guofu Hydrogen Energy Equipment Co., Ltd.

魏蔚

Wei Wei

演讲主题


氢能装备的规模化制造与液氢技术及装备开发

Large-scale manufacturing of hydrogen equipment infrastructure and industry solution of liquefied hydrogen

魏蔚:非常感谢武经理给我们分享了固态储氢的技术和最新的国内进展,我们也希望固态储氢的技术在储运领域里面更加迅速的产业化和带来更多的惊喜,下面我分享氢能装备的规模化制造和液氢装备的技术开发。

      我给大家分享的内容主要有四个方面,一是国家和地方政府在氢能政策方面的引导,还有装备产品产业化的情况,液氢产业链的整体解决方案,以及我们在长三角布局氢能基础设施的情况。

      首先关于国家和地方政府在氢能政策的引导方面,我在这里再简单说一下,对于国际层面上,日本、欧盟和美国把氢能作为能源上升为重要的战略已经是尽人皆知,日本、欧盟政策的制定和方向性的东西给中国也有很大的启发。而对中国来说,作为一个能源进口大国,70%的石油和50%的天然气依赖进口的大国,如何挖掘我们自身的能源优势,减少对能源进口的依赖,是中国国家战略要考虑的事情。

      在国家层面,发展氢能一方面节能减排、保护大气环境、低碳环保、延续地球生命,而更加迫于眉睫的是作为一个全球第二经济实体大国,如何能够解决十几亿人的生活、生产和工业的能源需求而不受制于人,这才是中国当下稳定、长期发展的重要国策。所以,人大代表的呼吁也好,总理的政府工作报告也好,呼吁要把氢气作为能源管理等等,最重要的目的是为了解决中国的能源安全。

      2016年我国曾经出过一个氢能与燃料电池汽车的路线图,但是2016年的状况跟当下的国际形势状况,以及我们对中国的国情,和氢能源的认识有了新的变化,因此节能与新能源汽车路线图,包括氢能与燃料电池汽车技术路线图,都在2019年做了较大的调整。其中,氢能与燃料电池汽车路线图跟2016年相比,虽然在燃料电池汽车的数量上还是比较稳健和保守的,2020年1万辆、2025年5到10万辆、2030年100万辆的规模没有变化,但是,在加氢基础设施的数量上,我们把加氢站的数量在20年、25年、和30年规划到100座,800座和4800座,将近5000座的样子。只有当加氢基础设施发展之后才有可能支持中国以商用车为主的氢能产业化。中国在乘用车领域跟发达国家相比,第一有电动车的基础,第二我们的国家经济承受能力使得目前这个产业链上大规模发展燃料电池乘用车还有一个过程,但是节能减排替代柴油是商用车的刚需。      因此,氢能与燃料电池汽车路线图里面,我们的更新建议有几个关键点:一是加氢基础设施要重点大力发展,商业车为主使得我们可能比发达国家还要布局更多的加氢站。其次,氢气的储存和运输才是我国当下的瓶颈问题。中国是全球第一产氢大国,我们当下不缺氢气,未来更加不缺,是因为可再生能源的装机和实力、资源禀赋在全球是最好的,拖了后腿的是氢气的存储和运输。而当下国内只有20兆帕的高压运输,这实在是无法支撑产业的发展。因此,未来高压运输要从30兆帕提升到50兆帕以上,氢气管道、液氢存储和运输就像现在天然气一样,这些都已经列在国家的基础设施规划里面,是未来的主流存储运输发展方向。

      而在氢气来源上,工业副产氢当下是过渡,工业副产氢也只是一个车用氢能源的过渡,最终我们还是要走到可再生能源制氢这个领域,把中国大量最最有实力的资源禀赋转化为氢能源,应用到车辆、储能,甚至其他更多的能源领域。多种形式的互补,围绕可再生能源多种制氢形式的互补是中国未来氢源的发展方向。而为了能够与当下的汽柴油替代和PK,一定要有经济性,所以虽然当下我们经过补贴之后勉强能够维持住每公斤40元加氢枪加注到车辆的成本,加氢枪的出口成本指的是燃料的实际成本。而最终到了2030年、2035年之后,与柴油相比能够有经济性的价格是要降到30元,甚至25元每公斤的价格。

      全国各地超过20个省市已经出台了相关的地方政策,相应这些重点城市,包括佛山在内的广东、山西、河北、上海、江苏、山东等等,这些重要的区域都出台了非常激进和落地的政策来鼓励氢能产业的发展,这也是对国家战略重要的理解和相应超前的布局。当然不是所有的地方都适合发展氢能,要有自己的资源禀赋条件,毕竟氢能源在相当长的一段时间还不能与天然气和化石能源相比较,它会有一个非常漫长的发展过程,前期只能是以示范城市、重点区域和有条件的地方逐渐发展起来。

      最近两年我们的燃料电池汽车产业的热度非常高,其实燃料电池汽车产业在中国发展了十年以上,甚至在发展纯电动汽车之前,氢燃料电池汽车的技术已经先于纯电动汽车提了出来,但是因为前面国情和产业基础的问题,我们先发展了锂电动汽车,电。现在国家具有了一定的产业基础和经济实力,或者说是还包括一些国际威胁之后,我们这几年才下定决心发展燃料电池汽车,近三年来已经生产了超过3500辆车,并开始运营,而中国的特色可以看出,燃料电池乘用车几乎为零,主要70%商用货车,30%的客车,这是中国当下的国情。

      江苏国富氢能公司转型氢能产业,并在氢能装备和基础设施制造领域也做了多年的工作,最开始我们投资了化学吸附储氢产业,在2014年正式进入到氢能产业化领域,但是吸附储氢、化学储氢在能够转入车辆应用还有很长的路要走,产业化还需要好多年。面向燃料电池车辆的产业化,当下可以快速进入的是高压和低温的技术路线,所以我们在2016年改变了技术方向,走纯氢技术路线的装备产业化。

      氢能装备作为能源装备的一种,张家港作为中国的压力容器之乡,在天然气装备尤其是液化天然气装备领域有了超过20年以上的积累。虽然长三角地区的人工成本比较高,但是产业分工比较细化,有比较健全的供应链,所以装备制造的规模优势和成本优势还是具备的。在标准领域,任何一个企业要想引领行业的发展肯定是率先制定标准,并在标准上获得导向和话语权。最近很多人问我液氢的国家标准怎么样了?跟大家汇报一下,三项液氢相关的国家标准已经立项制定了,一年多来广泛征求意见,正在定稿之中,预计今年年底发布,明年会实施,就是大家非常关注的《氢能汽车用燃料液氢》、《液氢生产系统技术规范》和《液氢储存运输安全技术要求》。有了国家标准之后可以打破当下液氢只在航天领域应用的瓶颈,可以使得民用液氢的应用和产业化有一个好的导向。

      在国家重点科研项目的课题设置和规划的制定上,我们也可以看的出来国家的导向和政策的发展方向,尤其是昨天我们的开幕式上,中国汽车工业协会在工信部和能源局指导下编制并发布了《氢燃料电池的汽车安全指南》,国富氢能也是其中的编制单位之一。安全永远是第一位的,一个产业在发展的过程中始终要安全先行,确保安全,然后才能使得这个行业可以健康持续的发展。

      为了后续的科研、重大装备的产业化,突破发达国家卡脖子的技术,我们也有后续的储备,院士工作站,尤其是液氢的液化装置,球罐、储运装备、液氢的加氢技术和相应的关键装备等等领域,我们也有相关的产业研究院、技术研究院、院士工作站等等来支持重大装备的国产化。这是我们公司的三大产品线,车载供氢系统与高压储氢瓶、加氢站的成套装备和液氢产业链的装备。在车载供氢系统方面,2018年我们上了34款公告,2019年我们上了42款公告,已经配套1800辆的各式燃料电池车型,公告的占比和配套车辆占比上在国内是走在前列的。

      这是我们在加氢站建设的情况,迄今为止全国已在建,或建成的加氢站大约有55座,我们为其中25座提供了装备,2018年全国建了30座加氢站,其中有16座的加氢站的装备是我们公司提供的。目前中国的加氢站的模式还是通过高压氢气的运输车,配套每天500公斤、1000公斤的加氢站实现对燃料电池车辆的运营,这是当下的主流,未来加氢站可能会有更多的储氢方式,比如液氢、说固体储氢等等,使得加氢基础设施的技术路线更加多样化。

      这是部分在建加氢站的案例的情况,这里面可以看出,一个是我国加氢站规模奔向商业化,普遍的加注能力在500公斤,甚至1000公斤/天,包括现在大的加氢站设计能够1.5吨/天的加氢量充分体现了这个特点。另外,佛山目前最令人瞩目的就是油氢合建站,这个是提高效率、快速建站重要的途径,包括将来中石化在对GB 50156国家标准修订,都会使得加氢站的建设更加快速和规模化。

      这是一个液氢产业链系列产品的介绍,我们认为在液氢产业链会在存储运输提高效率方面有一个非常大的飞跃,日本在液氢产业链上给了我们很好的参考案例,欧洲、美国等等这些液氢储氢的加氢站和液氢产业链可以作为参考,包括液氢的船运。而面向2035年商用车为主的储运瓶颈是需要靠30、50兆帕的高压运输和液氢打破这个瓶颈的,从这个数据图可以看到,车用氢燃料全产业链经济性的比较情况,液氢和52兆帕的高压储氢是相对占有优势的。

      未来4800座到5000座的加氢站比例中,液氢会逐渐扮演重要的角色,在储氢领域满足大规模加氢站的需求,预计在2025年会有10%以上的燃料氢气靠液氢供应,而到2030年液氢占的比例提高到30%以上,液氢的供应量将来达到每天1500吨,这个会超出大家现在的想象。液氢和高压氢的产业比较我们就不说了,包括在发展70兆帕、发展四型瓶方面,液氢也扮演了重要的角色。

     中国不缺氢气,缺的是高效的储运和配送、加注、基础设施,而大功率、长续航里程替代柴油重卡是中国燃料电池汽车节能减排的重任,因为有重卡的刚需,所以液氢作为车载储氢的解决方案需要后面有液氢的产业链来支撑,在国产化和设备上我们也一直努力使得中国自主化的氢液装置能够实现产业化和规模化,关键是成本的降低。

      包括每天十吨的氢液化装置我们现在也已经有项目设计完成,并准备在相应的地区落地,虽然说美国、欧洲发达国家在大规模氢液化上对中国有技术垄断,但是我们还有俄罗斯的合作伙伴作为重要的技术支撑。将来在液化装置上,在大规模应用上从10吨我们还是要走向30吨、300吨每天的液化规模,我们在做自主国产化的同时,也欢迎全球做氢液化的公司到中国投资。这是将来的液氢储氢型的加氢站的加氢流程,它可以以液氢储氢为基础,实现高压加氢到35兆帕或70兆帕,通过液氢泵的增压会比压缩机增压能耗降低一半,而且还可以面向液氢和深冷高压的车载储氢,面向所有的车型。

      最后我简单提一下国富氢能在长三角氢能设施的布局。嘉化能源是我们在长三角所做基础设施推广的重要力量,通过上游的氢源、中游的装备和基础设施,下游的电堆和车辆共同拉动终端燃料电池汽车在公交、物流方面的运营,借鉴上海、佛山、苏州的推广方式。我们联合成立了嘉化氢能公司致力于长三角地区的氢能基础设施和燃料电池汽车产业的发展。这是我们目前在项目签约的情况,并着手建设苏州的三座加氢站和配套200台物流车,车载联动第一批的项目示范应用,来支持苏州市的氢能产业规划。这是首批三座加氢站的情况,都是1000公斤每天的大规模加氢站,其中两座是对外社会运营,还有一个座是厂内自用。在常熟的加氢站我们不仅规划了高压,还规划了的液氢系统,成为了液氢储氢型的高压加氢站。混建站、合建站和设备的撬装化,这个发展趋势在国外加氢站的建设中也可以看出,加油、加氢、充电桩都可以合建在一起,包括天然气,这些合建站在国外的著名的能源公司里面已经能够看到非常多的案例。撬装化、模块化的建站会使加氢站的建设速度加快。

      在中国做加氢、加气、加油合建站的优势有四个方面:,一个是土地的优势,降成本;二个是转型的契机,那些已经在亏损的天然气业务可以通过改建相应的基础设施到氢能来提高自己的效益。三是改建站、合建站可以快速的落地,比新建站的审批流程简单。第四,在前期加氢站车辆没有开始运营,不赚钱的时候,通过加油、加气的业务可以弥补亏损来支持后期氢燃料业务的长期发展。所以说我们很多规划加氢站都是以合建站的案例,包括烟台、张家口、上海、安徽等等。

    我给大家分享主要就是这些,谢谢大家。



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