日本能源觀察15：從澳州把液氫運(yùn)到日本

編者按：

2月26日至3月2日，我到日本東京參加亞洲開(kāi)發(fā)銀行的能源專(zhuān)題研討會(huì)，并參觀氫能展。回國(guó)后，我把在氫能展上收集到的照片和英文日文資料交給宋晨晨博士，請(qǐng)她以知識(shí)眾籌的方式組織大家編譯這些資料。

這一份是宋博士本人編譯的資料，編發(fā)與大家分享，也歡迎更多學(xué)者和企業(yè)人士加入到氫能研究活動(dòng)中來(lái)。

氫能社會(huì)，是氫被廣泛使用的社會(huì)，像石油和天然氣目前這樣廣泛的使用。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先將在資源豐富的國(guó)家利用未使用的褐煤生產(chǎn)氫。二氧化碳是這一過(guò)程的副產(chǎn)品，將被捕獲和封存在地下。產(chǎn)生的氫氣將被液化并大規(guī)模遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。為了實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)氫能源供應(yīng)鏈，世界第一個(gè)技術(shù)示范試點(diǎn)項(xiàng)目將于2020年實(shí)施。這將導(dǎo)致一個(gè)氫社會(huì)的黎明。

該協(xié)會(huì)致力于創(chuàng)建一個(gè)由有效利用褐煤生產(chǎn)氫、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和利用無(wú)碳?xì)淠茉垂?yīng)鏈，并在2030年左右實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈商業(yè)化。

主要承擔(dān)：  

-褐煤氣化技術(shù)

-大型液氫遠(yuǎn)距離輸送技術(shù)

-液化氫裝卸技術(shù)

工藝過(guò)程：

褐煤-氣化-氣體精煉-氫陸路運(yùn)輸-

氫液化-液化氫加載-液化氫海上運(yùn)輸-液化氫卸載

澳大利亞有豐富的褐煤資源

Loy Yang煤礦位于拉籌伯山谷，占地約6000公頃。

澳大利亞的褐煤儲(chǔ)量足以滿(mǎn)足日本幾百年的電力需求。

世界上一半的煤炭資源是褐煤，然而，它相對(duì)沉重，低熱量，因?yàn)樗乃趾繕O高。由于它在與空氣接觸時(shí)有自燃的危險(xiǎn)，因此不適合以其原始形式進(jìn)行遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和儲(chǔ)存。因此，它僅限于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

日本希望能夠從這些未使用的資源中大規(guī)模生產(chǎn)出廉價(jià)且清潔的氫氣。

液化/裝載設(shè)備

通過(guò)將氫冷卻到-253‘C的低溫水平，它從氣體轉(zhuǎn)化為液體體積減少1/800。這種體積的減少使運(yùn)輸更加有效以及更多氫的分布。

在海上航運(yùn)時(shí)保持-253攝氏度溫度的技術(shù)

利用現(xiàn)有LNG海上運(yùn)輸船建造技術(shù)和液化氫陸運(yùn)儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，研制了一種新型的低溫積壓貨物圍護(hù)系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)用于船舶運(yùn)輸液化氫。我們的目標(biāo)是建立一種安全有效運(yùn)輸大量氫氣的技術(shù)。

航行距離:9000公里

航行時(shí)間:76天

液態(tài)氫在日本的接收端：

這艘液氫海上運(yùn)輸船經(jīng)過(guò)約9000公里的航行后抵達(dá)。裝載臂系統(tǒng)將氫從運(yùn)載器卸載到陸地液化氫儲(chǔ)罐中，同時(shí)保持-253攝氏度的溫度。

這將是日本的第一個(gè)氫能接收站。

該協(xié)會(huì)主要會(huì)員：

J-POW公司：利用其在煤炭氣化和發(fā)電項(xiàng)目中積累的氣化專(zhuān)業(yè)知識(shí)，J-Power參與了從褐煤中生產(chǎn)氫氣。

殼牌公司：利用其煤氣化和發(fā)電項(xiàng)目培養(yǎng)的氣化專(zhuān)業(yè)知識(shí)，參與液化氫的安全運(yùn)輸。

Kawasaki公司：利用其在LNG低溫運(yùn)輸?shù)慕?jīng)驗(yàn)和技術(shù)，火箭燃料的LNG儲(chǔ)存罐和液化氫罐，kawasaki公司設(shè)計(jì)到液化氫運(yùn)輸和卸載、大型存儲(chǔ)設(shè)備。

Iwatani公司：日本唯一的液化氫供應(yīng)商，主要從事液化氫的卸載和大規(guī)模儲(chǔ)存。

注：何繼江老師在日本考察的加氫站即是Iwatani公司的。

日本能源觀察14：尋訪東京塔下的加氫站

思考：

日本預(yù)計(jì)在2030年實(shí)現(xiàn)這條無(wú)碳?xì)淠茉垂?yīng)鏈商業(yè)化：褐煤產(chǎn)氫--氫氣化--氣體精煉--氫陸路運(yùn)輸--氫液化--液化氫加載--液化氫海上運(yùn)輸--液化氫卸載。這個(gè)技術(shù)路線對(duì)中國(guó)很有啟發(fā)：

1、如果該方案取得成功，是否能夠與我們氫化長(zhǎng)江的構(gòu)想相結(jié)合，是否可以適用于阿拉伯國(guó)家的光伏制氫

2、中國(guó)是否可以采用褐煤產(chǎn)氫以外的方法，水電、光伏、風(fēng)電等可再生能源制氫。

3、該方案中以液化氫的形態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸，是否是最安全、有效的方式，是否有其它更好的方案。

氫能大規(guī)模遠(yuǎn)距離運(yùn)輸對(duì)全球能源轉(zhuǎn)型的意義

評(píng)論員：何繼江

1、日本目前有近92%的能源從國(guó)外購(gòu)買(mǎi) 日本能源觀察01：日本的能源情況2017。從澳大利亞等國(guó)買(mǎi)煤、從沙特阿拉伯等國(guó)買(mǎi)石油，從印度尼西亞等國(guó)購(gòu)買(mǎi)LNG。在溫室氣體減排目標(biāo)的約束下，為了降低對(duì)這些化石能源的依賴(lài)，氫能成為日本能源戰(zhàn)略的一個(gè)重要選項(xiàng)。

2、從褐煤中制氫必須配套CCS，才能避免溫室氣體排放，這個(gè)方案的技術(shù)成熟度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，成本也很高。我個(gè)人認(rèn)為，在產(chǎn)業(yè)鏈啟動(dòng)的時(shí)期，這個(gè)方案可以考慮，但規(guī)?；?，應(yīng)當(dāng)選擇其他更清潔的方案。

3、日本人所策劃的這個(gè)方案意味著他們對(duì)氫能大規(guī)模遠(yuǎn)距離運(yùn)輸相當(dāng)期待，甚至說(shuō)很有信心。液氫在海上運(yùn)輸9000公里如果能夠?qū)崿F(xiàn)，對(duì)其他相關(guān)技術(shù)路線的選擇將是重要的鼓勵(lì)。

4、中國(guó)的隆基公司正在為沙特阿拉伯籌劃solar for solar方案，建設(shè)規(guī)模巨大的光伏電站，用于海水淡化和發(fā)電。當(dāng)沙特的光伏電費(fèi)便宜到1美分左右的時(shí)候，用光伏電解水制氫顯然具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，氫能在為光伏電站提供靈活性的同時(shí)，可以把阿拉伯半島豐富的太陽(yáng)能資源變成液氫輸出出去，既解決了日本能源供給不足的問(wèn)題，也大大促進(jìn)中東國(guó)家石油產(chǎn)業(yè)向無(wú)碳化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

5、我們課題組正在探討氫化長(zhǎng)江的問(wèn)題，用上游水電制氫，然后用船運(yùn)到中下游，把船舶改為氫燃料電池船舶。長(zhǎng)江船舶換為無(wú)碳?xì)淠?，最終實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江航動(dòng)零排放。從日本的技術(shù)方案來(lái)看，船舶運(yùn)輸氫能的規(guī)模和距離都能夠克服，那長(zhǎng)江2800公里的航道應(yīng)當(dāng)也不是太大的問(wèn)題，當(dāng)然，液氫船如何通過(guò)船閘，這還是個(gè)問(wèn)題。

相關(guān)分析，詳見(jiàn) 何繼江課件：氫能技術(shù)與長(zhǎng)江零排放航運(yùn)

6、未來(lái)長(zhǎng)江上游的雅礱江流域、大渡河流域可以建幾十吉瓦規(guī)模的水風(fēng)光互補(bǔ)能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，大規(guī)模制氫，在氫化長(zhǎng)江的同時(shí)，向日本輸出氫能，也是有可能的。

7、河北承德至秦皇島海港約200公里距離，內(nèi)蒙古赤峰至葫蘆島海港約300公里的距離，在承德到赤峰的大片區(qū)域可以建大規(guī)模的風(fēng)電光伏基地，未來(lái)可以考慮用風(fēng)光電制氫，管道運(yùn)氫到港口，再通過(guò)船運(yùn)賣(mài)給日本。遼寧朝陽(yáng)距離葫蘆島港口才120公里左右，鞍山距離營(yíng)口港才100公里左右。這些地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)已經(jīng)衰落，或有可能變成氫能產(chǎn)區(qū)。

8、如果光伏風(fēng)電制氫并且能夠大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送，全球風(fēng)電光伏資源豐富的國(guó)家和資源匱乏的國(guó)家和地區(qū)之間可以有效互補(bǔ)，對(duì)于全球能源轉(zhuǎn)型將具有非常關(guān)鍵的作用。