张家港富瑞氢能王朝:民用液氢规模6吨的可以盈亏平衡,30吨投资效益理想
2018年 11 月 6-8日,第一届中国(佛山)国际绿色技术及产品推介会暨第二届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品推介会(CHFC2018)将在佛山南海千灯湖举办。“氢听剧场”作为推介会极具特色的活动之一,将于11月6-7日在国内馆C1-11召开,旨在为氢能与燃料电池领域的前沿理念、核心技术、创新产品提供绝佳的“秀”舞台。能见App全程直播本次大会。
张家港富瑞氢能装备有限公司 氢云研究院 市场经理 王朝出席本次大会,在“燃料电池技术议题”环节,作题为“中国民用液氢全产业链市场可行性分析与发展进程”的主旨演讲。
王朝:大家好,受魏蔚女士的委托,我在这里向大家汇报一共分为4个部分,首先第一部分是液氢的安全性以及在终端市场应用技术的新技术优势。
在座都是氢行业的专家,氢的主要特点分子量小、年度低,具有极佳扩散系数和辐射力,大家也知道氢脆在常温和高温情况下比较容易发生,所以我们选用材料的时候需要非常谨慎。氢具有快速燃烧的特点,它可以避免二次再燃烧的风险。相比较氢,液氢还有几个特点,一个是低温灼伤。首先液氢本身容易低温灼伤。液氢由于它的沸点低,稍微有一点热量就容易形成大量气化,所以液氢设备上需要高效可靠的真空绝热进行保暖。零下253度的低温下,气体已经凝固凝结,所以我们说液氢是氢气的品质和纯度能够保障的最好的方式。由于上面液氢的特点,所以我们在液氢的选材和制造上提出更高的要求。
氢在航空航天和火箭发射中的应用。目前中国大家提得最多的是液氢在航天航空领域的应用。我们知道长征五好的运载火箭是用氢氧发动机,相同比推力时运载火箭的重量下降50%。在欧洲宇航防务集团推出的零排放超高音速科技就有一个概念机。航空航天领域在电子和半导体领域对超纯氢也有比较高的应用,因为在一定程度上氢气纯度对产品好坏影响还是比较大,据我们了解,西安三星电子在上二期的时候对于氢的纯度提出了7个9以上的要求。除了电子和半导体行业,在浮法玻璃和粉末冶金上也对超纯氢有一定的要求。现在电子厂和普通半导体厂采用的是现场制氢,这个超纯氢品质好保证,但是设备投入大,运营成本高一些。水平液氢的使用,我们认为它有比较好的微末效应,可以直接气化获得高纯氢。
除了工业以外,还有在燃料电池汽车领域液氢的加氢站上的应用。我们认为液氢加氢站比常规的高压储氢型加氢站更好运营,运输和储存效率比常规的高压氢高6到8倍,能够达到500公斤日加氢量的时候,建站投资成本可以比目前的70兆帕降低20%。具有增压效率高特点,同时利用液氢的冷能可以直接进行预冷,对液氢成本可以降低50%。同时具有高压储存和增压器设备紧凑联系在一起,占地面积会小很多。因为氢气纯度更高,在燃料电池性能上可以得到更高的保证。和传统高压加氢站相比,除了能够加注35和70好兆帕的高压氢以外,还能够对未来的液氢和生冷高压氢进行加注。液氢在车辆应用领域和LNG高度相似,我们认为重卡、商业化船舶、列车、轻轨领域都可以比较好地应用。同时生冷高压氢要比液氢储存密度还要高15%到20%,它是常温70兆帕氢密度的2倍,适合长续航里程的轿车。
讲一下民用液氢产业链的发展。我们上半年统计全球液氢工厂的情况,选求液氢总产量大概在470吨/天,北美占了85%,美国拥有15座,欧洲6座,亚洲4座。目前液氢产业使用和推广力度上日本是最大的,对外运营加氢站超过100座,力推液氢的运输储存和液氢的加注站。因为日本地方比较小,很多时候他们是通过进口液氢,通过液氢的运输船运输到国内进行加注。下面这个图是澳大利亚的褐煤制氢,是通过2条液氢船运送到日本国内,目前正在设计建造。
美国是比较繁荣的液氢市场,目前它的液氢产量和用量是最大的。主要液氢来源于国内IP和普莱科斯装置,还有一部分进口澳大利亚的液氢。在液氢使用领域上,其实航空航天使用大概只有20%左右,石油化工33%,燃料电池在10%左右。美国主要液氢供应商主要是IP和普莱科斯,大概各占总产能的45%。其次是欧洲。欧洲有超过100座加氢站,主要在德国和法国。林德和法液空的液氢工厂不仅布局在欧洲,也拓展到整个亚洲市场。全球市场上液氢发展已经产业链比较完备,他们在液氢相关的标准和法规上已经相对比较完整。大家可以看一下,我们整理了一个表格,从液氢的储存到大溶剂使用,包括加氢站全部都有了比较规范的标准,所以在国外液氢发展已经比较成熟。
讲完国外,我们讲一讲国内。中国的液氢大部分应用于航天领域。目前西昌和文昌卫星发射基地都适用在航天航空领域的火箭发射以及相关的实验装备上。中间这个图就是文昌液氢的氢液化装置。中国国内液氢的储罐已经具备完全国产化的能力。氢液化装置主要来自于法液空和林德,最大液化能力2.5吨/天。
在中国航天数十年的液氢应用和经验积累,在101所已经用了数十年,具备非常好的经验。在液氢生产使用以及管理管理方面,中国也有自己比较丰富的经验。借助在航空航天领域的积累,液氢泵和液氢阀门等关键零部上国内已经开始试制和试验,在液氢的加注、转运、安全卸放方面也积累了大量数据。这一张表格是一部分航空航天军用标准,这说明中国航天几十年的液氢应用领域上相对比较成熟、完备,安全是得到保障的。
我们在军用液氢领域上有了比较好的经验,但是目前在民用还没有大规模推广。因为相比较军用,首先运用场景不同。军用主要是火箭加注,同时运输路径也不同,军用领域主要是通过专线和专车,俄罗斯进口罐箱就是专线运输,民用就要走公路和水路公共运输,不可能给你开辟一个专线。一旦民用液氢开始就是24小时全年无休运行,要长期连续稳定运营,而且要有保障。同时,在军用液氢领域上它其实是军标独立体系,走的是委托检验。如果要是民用液氢的话,特种设备走的是专门的标准,这一块也是不同的,目前国内在这一块相对比较缺失。同时它的管理方式和社会影响力也有所不同。军用领域都是军事禁区,大家都是在一个小范围内严格控制,人员也是可控和培训,但是民用液氢一旦开发以后,它就会面向社会,影响力就会非常广。这些差异的存在就要求我们在液氢民用领域上要评估它的风险,并且制定安全管理规范及其标准。
目前国内有2家已经做了自己企业的备案,都在张家港,这两家企业原来做低温压力容器有比较好的基础。配套设备以后,核心零部件也需要国产化,这才是降本的关键。目前在西安、北京和长三角地区有家企业在开发液氢专用系列阀门,这一块是国产化降本的关键,因为只有这些核心零部件真正把本降下来以后,整个产品才可能降本。
最后讲一下民用液氢工厂。要想做液氢加氢站,要想做液氢储运,真正实现燃料电池的大规模使用,我们认为首先源头是液氢工厂的建设。它具有建设周期长、投资规模大特点,有资源和有资本的企业要提前进行规划和布局。产品规模上6吨的时候氢的液化工厂可以实现盈亏平衡,30吨的时候可以达到比较好的投资效益。冷箱和液氢储运装别和关键零部件国产化以后可以有效低设备投资。同时做了氢液化以后,还可以将副产物CO2和O2以商品化的形式再次出售。这是我们做的30吨/天氢工厂的成本分析,建设周期36个月,总投资大概在3亿元左右。单位成本达到23元/公斤,如果真正能够达到按到站成本27.5元/公斤的时候,这个产业推广就非常强。
江苏氢源天创公司主要做大型液氢工厂建设与运营,真正为燃料电池汽车规模化运营提供基础设施的保障条件。目前在陕西渭南已经准备开工建设是8吨/天的液氢工厂,预计2019年底或者2020年能够出液氢,200吨/天还在筹建中。届时会通过液氢储罐进行运输到液氢加氢站,同时给我们的车辆进行终端加氢。
富瑞特装主要从事氢气增加和加氢站装置,同时它还做液氢工厂设计和液氢容器的研制和开发,立志于打造氢能全产业链整体解决方案供应商。中国测试技术研究院主要是围绕整个氢能产业在制氢、氢液化、储存领域引进吸收国际先进技术,面向新能源汽车和燃料电池产业领域,提供项目咨询、关键技术和新技术开发、实验检测等种技术服务。公司还在规划建设液氢产业线。
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