氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源,正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一。為助力實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo),深入推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費革命,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系,促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,2022年3月23日,國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》。
氫氣作為一種能源具有高能量密度以及清潔性等優(yōu)點,發(fā)展空間廣闊。目前制約氫能發(fā)展的主要原因是高昂的成本,其中儲運成本約占總成本的30%。為降低這部分成本,部分企業(yè)選擇氫氣就地消納,跳過儲運環(huán)節(jié),然而這種方式目前主要適用于西北地區(qū)的大型綠氫綜合利用項目,或是以非可再生能源制氫為氫源的制氫加氫一體化站。氫氣的生產(chǎn)與消納無法完全保證在同一地點,因而發(fā)展高效低成本氫儲運技術(shù)顯得尤為重要。
中氫源安有機(jī)液儲運氫技術(shù)相比其他儲運氫技術(shù),在安全性等方面具有較大優(yōu)勢,其儲液采用目前有機(jī)液儲氫行業(yè)中獨具創(chuàng)新性的非;凡牧,可在常溫常壓下儲運,安全穩(wěn)定,無毒無燃爆風(fēng)險,不揮發(fā),無腐蝕性,且為現(xiàn)有化工產(chǎn)品,后續(xù)規(guī)模化生產(chǎn)并無障礙。
創(chuàng)新儲/放氫技術(shù)成為降本增效的可靠途徑
在目前氫儲運產(chǎn)業(yè)中,中氫源安推出全新的有機(jī)液儲氫技術(shù),可以有效帶動氫儲運產(chǎn)業(yè)的成本降低。在儲氫技術(shù)方面,目前首臺套儲氫設(shè)備儲氫速度1kg/h,儲氫效率可達(dá)99%,儲氫需加壓,每儲1kg氫能耗約0.8kWh,兩年內(nèi)即可實現(xiàn)撬裝式充氫設(shè)備,該裝置充氫速度可達(dá)50kg/h,且可與電解水制氫設(shè)備進(jìn)行一體化撬裝設(shè)計,降低相關(guān)成本。
放氫技術(shù)方面,目前首臺套放氫設(shè)備的放氫速度可達(dá)1kg/h,放氫效率可達(dá)90%以上,放氫需加熱,每放1kg氫能耗約12kWh,兩年內(nèi)可實現(xiàn)撬裝式放氫設(shè)備的放氫速度可達(dá)50kg/h,每放1kg氫能耗降低至10kWh,并可與燃料電池或氫鍋爐等用氫設(shè)備結(jié)合,進(jìn)行撬裝一體化設(shè)計,降低其綜合能耗及相關(guān)成本。
此外,有機(jī)液在放氫后是可以再儲氫進(jìn)行重復(fù)利用的,其運營調(diào)配回收將來也可獨立成為一個產(chǎn)業(yè)。
有機(jī)液儲氫供熱高安全、低成本
利用可再生能源制氫,基于安全有機(jī)液儲氫技術(shù)進(jìn)行儲運,實現(xiàn)零碳排放的氫能供熱,隨著產(chǎn)業(yè)的成熟,設(shè)備、運營成本會進(jìn)一步降低,經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢更加突出。
以北京市公建項目800萬平米建筑面積、供熱功率60W/㎡為例,利用北京周邊(如張家口市)可再生能源發(fā)電制氫,氫源端電價0.25元/kWh,電解水制氫的氫單價15元/kg,采用安全有機(jī)液儲氫技術(shù)進(jìn)行氫能供熱,按照固定資產(chǎn)折舊來計算儲氫設(shè)備、放氫設(shè)備、以及有機(jī)液,折合氫能儲運成本為34元/kg(北京張家口距離200km),按照氫能運營方凈利潤3元/kg計算,則折合用氫端氫單價為52元/kg,折算同等天然氣價格約為8.2元/方,同時相較天然氣,每年可降低二氧化碳排放23.6萬噸,可消納綠電11億度,節(jié)能降碳效果顯著。而若全部采用可再生能源發(fā)電的電網(wǎng)電能供熱,按照工商業(yè)電價0.7元/kWh計算,則年運行費用為12.8億元,其費用遠(yuǎn)高于氫能供熱。今后,隨著氫源端可再生能源電價以及設(shè)備和儲液價格的進(jìn)一步降低,氫能200km的儲運成本將降低至15元/kg以下(含運營方利潤),折算天然氣價格可低至4元/方以下,其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢將更加突出。此外,若在西藏等高原地區(qū),隨著制氫同步每年可產(chǎn)生氧氣12.5萬噸,在創(chuàng)造相應(yīng)經(jīng)濟(jì)效益的同時,也能進(jìn)一步降低氫能成本。
由此可見,基于安全有機(jī)液儲氫技術(shù)進(jìn)行氫能供熱,其綜合成本遠(yuǎn)低于用電供熱,未來成本進(jìn)一步降低后可與天然氣價格相當(dāng),經(jīng)濟(jì)性明顯。
有機(jī)液儲氫在重卡行業(yè)廣泛應(yīng)用可致成本大幅下降
以“300輛重卡車隊”采購、配套設(shè)施建設(shè)、運營投資為例測算,采用有機(jī)液儲氫技術(shù),免除了建設(shè)高壓加氫站的政策法規(guī)限制以及巨額固定資產(chǎn)投資成本,同時在車輛上不用安裝高壓氫氣瓶,也省去了特種設(shè)備定期檢驗的成本,但需要在車輛上安裝一套有機(jī)液脫氫裝置,因此,車輛總成本高于傳統(tǒng)采用高壓氫氣瓶的燃料電池汽車,但全生命周期的綜合成本要低于采用高壓氫氣瓶的燃料電池汽車,具體情況如下表所示:
*有機(jī)液儲氫在儲放氫時有一定損耗;
**有機(jī)液儲氫FCV重卡需在去掉高壓氫氣瓶的同時,需增加一套放氫設(shè)備,價格約增加30萬元/輛
由上表可見,有機(jī)液儲氫技術(shù)應(yīng)用于重卡行業(yè),10年整體投資相較高壓氫可降低15.5億元,降低幅度可達(dá)38%。
有機(jī)液儲氫技術(shù)未來應(yīng)用前景廣闊
中氫源安有機(jī)液儲氫技術(shù)可消納大量可再生能源,將其以極為靈活的形式(集中、分散)進(jìn)行能源分配和供給,不僅可以實現(xiàn)可再生能源豐富地區(qū)自身的供熱、工業(yè)、交通等領(lǐng)域的供能,并推動相關(guān)的氫能產(chǎn)業(yè)落地,還能將氫能以有機(jī)液的形式高安全、低成本、大規(guī)模的運輸至能源需求較大的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),不僅降低了經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的碳排放,還能使可再生能源豐富地區(qū)真正實現(xiàn)能源外銷,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值,將為我國雙碳戰(zhàn)略的實現(xiàn)貢獻(xiàn)力量,意義重大。
目前,該技術(shù)在實驗室已完成全部技術(shù)驗證,現(xiàn)正處于科研示范階段,首批示范項目將在供熱領(lǐng)域展開,通過供熱領(lǐng)域示范,不僅能夠驗證氫能供熱的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性,還將進(jìn)一步研究氫能熱管理和儲放氫設(shè)備小型化等相關(guān)技術(shù),為該技術(shù)后續(xù)在車輛、船舶等交通領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
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