我国加氢站数量已是世界第一,但加氢产业才“初出茅庐”
氢能由于燃烧后不会产生污染物,被视为21世纪极具发展潜力的清洁能源,是实现碳中和的重要路径。
在不久前举办的2023北京国际氢能技术装备展览会上,我国企业展出的各类氢能源设备和应用异彩纷呈。近几年,我国大力推动氢能产业发展,在氢能生产和应用等方面打下良好基础。数据显示,目前我国已成为世界上最大的制氢国。2022年,氢气年产量超3500万吨,已规划建设超300个可再生能源制氢项目,72个在建、建成的项目总产能超20万吨/年,在氢能供给上具有巨大潜力。同时,我国氢能基础设施建设也不断推进,目前已累计建成加氢站超350座,加氢站数量世界第一。
加油变加氢,减少二氧化碳和油气分子排放
近年来,我国加氢站数量逐步增长,为绿色交通提供了有力支撑。
6月14日早上8时30分,浙江省嘉兴市嘉善县善通加油加氢站技术指导员江诚戴上安全帽,穿上防静电服套装,开始对加氢站设备的工作压力、内部温度等进行每日例行安全检查。他拿上手持式可燃气体探测仪,在确认罐体、管道、各设备接口等无泄漏点后,提前开启了氢气冷却系统和压缩机系统进行预备。当第一辆氢燃料公交车驶入加氢场地,江诚先是查看车辆的特种设备使用登记证是否在有效期内,再对氢气瓶进行检查,随后检查加氢车上的仪表,确保车辆切断电源,以及加氢嘴的清洁情况。之后他熟练连接静电接地线,将加氢枪对准车辆的加氢口,连接成功后,点击加氢机上的加氢按钮,开始加氢。结束后,江诚又拿着手持式可燃气体探测仪在加氢口进行检测,确保无漏气。
作为浙江省内第一座集加油、加氢功能于一体的综合能源供应站,善通加油加氢站分为东西两个对称区域,西边是传统的汽柴油供应区,东边供应的则是氢能。虽然从外表看,加氢站的样子与加油站基本一样,但内部还是有不少区别。“加氢站的配套设备更多,用电量比普通加油站多,但更环保。对于工作人员来说,没有油气分子、甲苯等对身体健康有害物质的危害。”江诚介绍,使用氢能加注一辆公交车平均在5分钟左右,跟加油相比稍慢。同时,注入公交车的氢气温度也不同于普通的油品温度。
除了善通加油加氢站这样的城市加氢站,近年来,港口、工业园区等地也陆续建设起加氢站点。山东港口青岛港前湾港加氢站是我国首座港口加氢站,加氢站海港蓝的屋顶、白色的墙面,以及白色的站名,构成如画般的一幕。港口加氢站主要为集装箱公司的氢能集卡提供加氢服务,别看加氢站占地面积不大,但站内配备的全部是目前国内最先进的设备:国内领先的双枪双计量加氢机安装有TK25大口径加氢枪,可同时为两部氢能源车辆加注氢气;压缩机选用的是国内自主研发的液驱式氢气压缩机,具有氢气压缩过程温升低、可以频繁启停等优点;此外,加氢站所有室外设备在材质上选用了耐盐雾材料,可以减少港口高盐雾环境对加氢站设备使用寿命的影响。
据加氢站站长王本龙介绍,以前没有加氢站的时候,港口集装箱车辆主要是靠柴油、LNG燃料来驱动。换成加氢之后,给港口带来最直接的好处是减少二氧化碳排放。通过氢能集卡试点应用测算,一辆氢能重卡较传统燃料重卡一昼夜可减少240kg到360kg左右的二氧化碳排放。
潍坊:2035年前建66座加氢站
2019年以来,潍坊市氢能产业快速发展,特别是在交通领域的应用日益广泛。为了科学布局全市汽车加氢站,形成便捷高效的加氢网络,满足车辆日常用氢需求,亟需编制全市范围内的加氢站建设专项规划。根据《潍坊市人民政府关于做好全市汽车加氢站规划建设运营管理工作的意见》(潍政办字〔2019〕61号)要求,2021年潍坊市城管局、市发改委联合组织编制《潍坊市加氢站专项规划》,促进全市氢能产业健康、快速发展。本次规划期限为2021—2035年。近期:2021—2025年;远期:2026—2035年。
规划通过趋势外推法、Gompertz-Logistic模型、人口推测法等方法的综合运用,对潍坊市近期、远期汽车保有量进行预测。根据国家、省、市氢能发展和新能源汽车推广的相关政策要求和规模目标,结合潍坊市未来新能源汽车发展需要,对氢燃料电池汽车在汽车保有量中所占比例进行预测。结合国内外氢燃料电池汽车的推广经验和潍坊市地方发展实际,对氢燃料电池汽车应用领域进行预测。根据各类车辆平均运行里程和耗能指标,综合计算不同应用领域氢燃料电池汽车的需氢量。根据全市氢燃料电池汽车及其相关领域的用氢需求,预测加氢站的站点数量和规模。
潍坊市氢燃料电池汽车主要发展领域,近期主要包括:公交车、物流车、城市渣土车、叉车等;远期主要包括:中重型货车、环卫车,以及各类工程用车、生产用车、重型机械及备用电源等;产品性价比、技术和法规条件成熟后,向乘用车领域进行推广应用。
规划预计到2025年,潍坊市汽车保有量为320万辆;2035年为455万辆。到2025年,潍坊市氢燃料电池汽车保有量约1800辆;到2035年,潍坊市氢燃料电池汽车保有量约21000辆。
预计到2025年,潍坊市累计需加氢站20座,氢气加注能力20吨/日;预计到2035年,潍坊市累计需加氢站63座,氢气加注能力63吨/日。
通过合理规划,科学引导,加快加氢站等基础设施布局和建设,力争将潍坊市打造成为国内知名的加氢网络应用示范区。到2025年,累计建成加氢母站4座,总加注能力约40吨/日;汽车加氢站24座,平均加注规模25吨/日。到2035年,累计建成加氢母站6座,总加注能力约83吨/日;汽车加氢站66座,平均加注规模67吨/日。形成布局合理、覆盖广泛、智能高效的加氢网络,满足潍坊市氢燃料电池汽车加氢需求。近期满足2000辆氢燃料电池汽车运营,远期满足21000辆氢燃料电池汽车运营。
规划加氢母站6座,其中滨海区4座,高新区1座,临朐县1座。规划加氢站66座。其中,其中已建5座,在建2座,规划新建59座。按等级划分,包含二级加氢站2座、三级加氢站64座。合建站37座。
加氢站建设成本结构分析
加氢站建设成本主要由土地成本、土建成本、设备成本三部分构成。目前加氢站建设成本偏高,为鼓励加氢站建设,多地政府宣布对已建成加氢站给予补贴。
尽管目前已经发布的政策中,无一例外地都表明经营性加氢站用地性质为商业用地,但由于各省市土地成本存在较大差异,造成各地加氢站用地成本差距悬殊。为节约用地成本并简化审批流程,在现有加油、加气站内增设加氢设备成为备受关注的加氢站建设方式。
利用现有加油、加气站增设加氢机不仅能够节约用地成本,同时也能够有效节约土建成本。以嘉兴岗山路加气站新增加氢站项目和同期备案的嘉兴滨湖大道加氢站项目为例,前者无需新增建筑,土建投资仅109万元;后者需要新增站房及钢结构雨棚,土建工程预计投资达300万元。
在加氢站设备成本端,氢气压缩机、加氢机、卸气柱、顺序控制柜、储氢装置等核心设备成本占比较高。以8月末刚刚投运的皖能综合能源港(梧桐大道站)为例,该加氢站设备供应商为国富氢能,设备成本512万元。其中,仅压缩机、加氢机和储氢装置合计成本已经达281.5万元,在总设备成本中占比近55%。
为推动加氢站建设,广东、上海、北京等省市已先后发布政策,对加氢站建设给予补贴。2021年11月,上海《关于支持本市燃料电池汽车产业发展若干政策》提出,对加氢站建设给予不超过500万元资金补贴。2022年8月,《广东省加快建设燃料电池汽车示范城市群行动计划(2022—2025年)》提出,对建设加氢站各级财政补贴最高可达500万元。同月,北京《关于支持氢能产业发展的若干政策措施》提出,对加氢站给予500万元或200万元定额建设补贴。
此外,氢气加注相态和压力也会明显影响加氢站设备成本。目前,液氢加注设备成本要明显高于气氢加注设备。即使同为气氢加注设备,70MPa加氢设备成本也明显高于35MPa加氢设备。
降低设备成本是当前加氢站建设过程中降本的重要路径,未来,随着加氢站设备国产化程度和产业规模的进一步提升,加氢站成本有望继续下降。
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