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辯“氫”(一)|我國富氫還是貧氫?怎樣儲運更安全更經(jīng)濟?
辯“氫”(一)|我國富氫還是貧氫?怎樣儲運更安全更經(jīng)濟? 如今,日本、美國、歐盟、韓國等相繼公布了氫能及燃料電池汽車發(fā)展戰(zhàn)略,并將氫能作為清潔能源轉(zhuǎn)型和培育經(jīng)濟新增長點的重要方向
如今,日本、美國、歐盟、韓國等相繼公布了氫能及燃料電池汽車發(fā)展戰(zhàn)略,并將氫能作為清潔能源轉(zhuǎn)型和培育經(jīng)濟新增長點的重要方向之一。
我國是世界上最大的制氫國,但原料氫向氫能應(yīng)用轉(zhuǎn)變并非易事,那么我國“富”氫還是“貧”氫?怎樣儲運更安全更經(jīng)濟?讓我們一起跟隨兩院院士和行業(yè)專家腳步,共同探索其中。
一、制氫環(huán)節(jié)
制氫主要可分化石原料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫提純制氫、水電解制氫以及處于實驗室和開發(fā)階段的太陽能光催化分解水制氫、生物制氫等。根據(jù)成本和環(huán)境效益,制氫環(huán)節(jié)有如下不同的觀點。
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1、干勇:我國制氫工業(yè)基礎(chǔ)雄厚,可再生能源發(fā)電制氫清潔經(jīng)濟
2019年5月16日,中國工程院原副院長、國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會主任、中國金屬學(xué)會理事長干勇在中央財經(jīng)頻道《中國經(jīng)濟大講堂》解讀《氫能如何改變我們的未來?》中提出:中國制氫的工業(yè)基礎(chǔ)很雄厚,制氫能力在全世界排在最前面。
在氫還沒有作為重要能源的時候,它作為催化劑、作為還原劑大量應(yīng)用,比如合成氨煉油加氫,我們大概有每年2500萬噸的氫的產(chǎn)能,產(chǎn)量也在2000萬噸以上,這在全世界排第一。這里邊有97%的氫氣來自于化石能源,煤氣化制氫1000萬噸以上,天然氣制氫大概在300萬噸以上,工業(yè)副產(chǎn)氫大概在800萬噸以上,包括電解水制氫也在100萬噸左右。工業(yè)副產(chǎn)氫現(xiàn)在可以達到99.999%的純度的氫氣,我國未來開發(fā)氫氣潛力巨大,市場巨大。
我國制氫成本具有競爭力,我國煤制氫成本約為1元/Nm3(標(biāo)準(zhǔn)立方米)左右,以工業(yè)副產(chǎn)氫為原料制得純度為99.99%的氫氣成本約為2元/Nm3左右,由于包裝和物流成本較高,目前大多數(shù)氫氣站購入氫氣的價格約為3元/Nm3上下。
國家制定整個氫能發(fā)展的國家戰(zhàn)略中要利用兩個“1000”,一是現(xiàn)在棄光、棄風(fēng)、棄水1000億度電,二是工業(yè)副產(chǎn)氫1000萬噸。比如說吉林的白城,要建3000萬千瓦的風(fēng)電、風(fēng)能和光伏電能,可以制定一些以氫能為載體的新能源開發(fā)的技術(shù)路線,制氫技術(shù)采用一種堿性電解水的工藝,最后制氫含稅價大概也就在18—20元左右每公斤,這樣供給加氫站,這就可能有一定的利潤了,可以有商業(yè)運作的模式進行,而且還有進一步降低成本的空間。
在密集的港口地區(qū)從物流或重卡起步以建氫能體系為基礎(chǔ),解決當(dāng)前的霧霾或環(huán)境緊迫問題,是當(dāng)前比較好的一個發(fā)展路線。
2、中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書:我國具有豐富的氫能供給經(jīng)驗和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)
2019年中國氫能聯(lián)盟發(fā)布《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》(2019版),提出:經(jīng)過多年的工業(yè)積累,我國已是世界上最大的制氫國,初步評估現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能為2500萬噸/年,可為氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期階段提供低成本的氫源。
富集的煤炭資源輔之以二氧化碳捕捉與封存技術(shù)(CCS)可提供穩(wěn)定、大規(guī)模、低成本的氫源供給。同時,我國是全球第一大可再生能源發(fā)電國,每年僅風(fēng)電、光伏、水電等可再生能源棄電約為1000億千瓦時,可用于電解制氫約200萬噸,未來隨著可再生能源規(guī)模的不斷壯大,可再生能源制氫有望成為我國氫能源供給的主要來源。
氫能是我國能源結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)化石能源為主轉(zhuǎn)向以可再生能源為主的多元格局的關(guān)鍵媒介。2018年,我國氫氣產(chǎn)量約2100萬噸,如按照能源管理,換算熱值占終端能源總量的份額為2.7%。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)計,到2030年,我國氫氣需求量將達到3500萬噸,在終端能源體系中占比5%。到2050年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達到10%,氫氣需求量接近6000萬噸。
化石原料制氫中,煤制氫成本約為8.85元/公斤,原料成本約占50%;天然氣制氫原料成本占70%以上;為控制碳排放,化石能源重整制氫需結(jié)合碳捕集與封存(CCS)技術(shù),增加CCS后,煤制氫成本約增至15.85元/公斤。工業(yè)副產(chǎn)氫主要分布在鋼鐵、化工等行業(yè),提純成本在0.3-0.6元/公斤,考慮副產(chǎn)氣體成本后的綜合制氫成本約在10-16元/公斤,工業(yè)副產(chǎn)提純制氫可提供百萬噸級氫氣供應(yīng),能為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期就近提供低成本、分布式氫源。電解水制氫具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)靈活、純度高(通常在99.7%以上)以及副產(chǎn)高價值氧氣等特點,單位能耗約在4-5千瓦時/立方氫,制取成本受電價的影響較大,電價占到總成本的70%以上,制氫成本約在30-40元/公斤 ,一般認為當(dāng)電價低于0.3元/千瓦時,電解水制氫成本會接近傳統(tǒng)化石能源制氫。
3、凌文:氫能是能源轉(zhuǎn)型的重要途徑
2019年7月18日,山東省副省長、中國工程院院士、中國氫能聯(lián)盟理事長凌文在中央財經(jīng)頻道《中國經(jīng)濟大講堂》中解讀《氫能世界里的中國機會》,指出氫是整個元素周期表里邊排在第一位,因其無色無味無毒的特征,是可以循環(huán)使用的清潔能源。
氫能在做功階段,與燃燒煤炭、燃燒汽油、柴油會產(chǎn)生二氧化硫,煙塵等不同,氫只產(chǎn)生水,所以是一個完全零排放的能源。氫能效率與干木柴和標(biāo)準(zhǔn)煤、汽油、天然氣去比較,氫的能量密度最高。氫的能量密度是汽油的3.3倍,所以氫的效率也是極高的。碳排放:氫在做功時候,只產(chǎn)生兩個氫,一個氧,不會產(chǎn)生任何碳排放,所以在這個環(huán)節(jié)是非常清潔的是零排放的。
我國氫能具有豐富的資源和供給能力,在氫能制取上有巨大優(yōu)勢。中國煤產(chǎn)量占全世界一半,地質(zhì)儲量可以以萬億噸來計算,所以我國資源足夠。工業(yè)副產(chǎn)品提純制氫,化工工業(yè)每天都在產(chǎn)生大量氫氣,初步計算,在2018年可以制氫到800萬噸氫。電解水制氫,平均來說我國每年大約有1000億度電被浪費掉了,可再生能源棄電1000億千瓦時,可用于電解水制氫約200萬噸。
我國氫能應(yīng)用市場潛力巨大,氫能應(yīng)用領(lǐng)域非常多。除了應(yīng)用于燃料電池外,多家汽車企業(yè)在生產(chǎn)氫燃料電池車,柴油污染最重的地方,就是氫能源最好的應(yīng)用場所。氫還可以作為一個很好的分布式能源的應(yīng)用,未來很多工業(yè)場景和家庭場景都能夠用氫。所以在工業(yè)制造業(yè)人口大國的中國,未來氫的能源利用空間是無限的。
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1、楊裕生:氫能的獲取,有限度、有難度
2019年11月11日,中國工程院院士楊裕生在《中國科學(xué)報》上發(fā)表署名文章《獲取氫能并不那么“輕巧”》。文章提出2019年以來,隨著國家及地方對氫能源支持力度的加大,氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景備受期待,“氫能是終極能源”的聲音也在多個場合聽到。不過,氫能的獲取,有限度、有難度,并不是那么“輕巧”。科研人員應(yīng)該在這方面多做些實事求是的分析,而不要炒作和鼓噪,以免誤導(dǎo)公眾。
我國原料氫氣是不少,但不是規(guī)模能源。自然界沒有單質(zhì)氫氣可以開采,必須從含氫物質(zhì)中提取。提取氫氣的目的原本是用作化工原料,而用作能源的歷史則很短。我國有些氫能工作者將化工原料氫氣的產(chǎn)能也算進能源氫氣的產(chǎn)能,難免有自壯聲勢之嫌,也容易引起人們的錯覺。
例如,有人說:“中國煤化工行業(yè)有近千臺氣化爐在運行,合成氣總量超過3000萬方/小時,廣泛分布于中國各地區(qū),可以為各地的氫燃料電池新能源汽車的規(guī)?;痉哆\行提供有力支持。”這就是典型的誤導(dǎo)。且不說合成氣中高含量一氧化碳的分離是否經(jīng)濟可行,氫燃料電池新能源汽車規(guī)?;脷浜螅夯どa(chǎn)還要不要正常運行?原料氫氣和能源氫氣,雖然都是氫氣,但是原料氫氣只有在不影響其原來生產(chǎn)使用的前提下,才能拿出一小部分用作能源,其量是十分有限的,更何況現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)氫消耗的基本是化石能源,排放嚴(yán)重,不是“清潔的氫能”。如果燃料電池用這種氫氣,豈不壞了自己清潔能源的美名?
氫能利用要講究轉(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟效益。氫能不是一次能源,它像電能一樣屬于二次能源,要由一次能源轉(zhuǎn)化而來。這一轉(zhuǎn)化過程是需要消耗能量的,而且同時必然有一部分能量要變?yōu)?ldquo;廢能”,所以必須講究能量轉(zhuǎn)換效率。能量轉(zhuǎn)換是要花錢的,所以還必須講究經(jīng)濟效率。
從電網(wǎng)上取電通過電解水制氫的能量轉(zhuǎn)換效率較高,約達85%。將氫在燃料電池中發(fā)電,能量轉(zhuǎn)換效率約50%,電—氫—電的能量轉(zhuǎn)換總效率稍大于40%。于是有人就說氫能燃料電池電動車的能量轉(zhuǎn)換效率“很高”,殊不知他們有意無意地不談如下的一系列“折扣”。
燃料電池自身消耗的電能、氫氣從電解池的低壓狀態(tài)壓縮到輸送的高壓狀態(tài)消耗的能量、輸送高壓氫氣到加氫站所消耗的能量、加氫站給車上儲氫罐充氫所消耗的能量等等。如此七折八扣,電解水制氫所耗的一度電送到車上電動機,粗略算來只剩不到0.3度。如果從電網(wǎng)上取電一度,經(jīng)充電器的AC-DC變換和車上電池的充電—放電,兩環(huán)節(jié)的能量轉(zhuǎn)換效率都在95%左右,送到電動車上電動機的電能將近0.9度。近三倍的能量轉(zhuǎn)換效率差別一目了然,意味著節(jié)能減排效果相差懸殊。能量轉(zhuǎn)換效率既然不高,經(jīng)濟效率也不會樂觀。
可見,從發(fā)展電動車節(jié)能減排的初心考慮,“由電網(wǎng)上取電—電解水制氫—氫能燃料電池”的路線是不可取的。高溫氣冷堆也被說成可用以制氫。其實,用高昂的進口氦氣作為工質(zhì)的高溫氣冷堆發(fā)電,經(jīng)濟性本來就在推敲之中,現(xiàn)在卻要將千度的高溫?zé)崮苋〕鰜矸纸馑茪涠挥萌グl(fā)電,要么是沒事找事,要么就是為建高溫氣冷堆拼湊理由。
利用副產(chǎn)氫難度不小。還有人提出,我們可將副產(chǎn)氫用于燃料電池。對此,原則上贊成,但賬到底怎么算要商榷,因為不是所有副產(chǎn)氫都可用于燃料電池。2019年7月1日起開始實施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 37244-2018《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》,規(guī)定了質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣的雜質(zhì)含量要求,其中最重要的是一氧化碳體積分數(shù)應(yīng)不大于0.2×10-6。以焦?fàn)t煉焦行業(yè)為例,要將焦?fàn)t煤氣中的幾項重要雜質(zhì)降到GB/T37244-2018的指標(biāo),尤其是5%~8%的一氧化碳降低到千萬分之二,不僅要解決一系列技術(shù)難題,還要消耗大量的能量。
最現(xiàn)實的是氯堿工業(yè)的副產(chǎn)氫。據(jù)說,2017年全國放空的氯堿工業(yè)的副產(chǎn)氫為25萬噸。此氣不含一氧化碳,改放空為利用,適合于燃料電池。此外,丙烷脫氫、乙烷裂解等工業(yè)也有數(shù)量相當(dāng)?shù)母碑a(chǎn)氫。如果輸送距離不遠,在燃料電池電動車的演示階段,這些副產(chǎn)氫綽綽有余。遺憾的是,這些副產(chǎn)氫的數(shù)量,遠不足以擔(dān)當(dāng)未來“終極能源”的重任。
“氫能是終極能源”命題不成立。“氫能是終極能源”是美國前總統(tǒng)布什當(dāng)政時首先提出的。能源發(fā)展是沒有終極的,難道有了氫能之后能源就不發(fā)展了嗎?未來人們的節(jié)能減排意識將進一步加強,更加綠色的能源、更高效的能量轉(zhuǎn)換方法,將是人類不斷的追求。“氫能是終極能源”,還可理解為人類將來用的能源全部是氫能,這顯然是脫離實際的。
即使說汽車完全用氫能,按我國未來50%的人均汽車保有量計算,7億輛車、年用氫10億噸,既沒有這個可能,更沒有這個必要。畢竟對于大多數(shù)電動車而言,直接用電網(wǎng)的電會更方便、更合算,何況還有其它能源可用,還有燃料電池自身的弱點引起的競爭力不強問題。
應(yīng)該相信,隨著氫氣提純技術(shù)的進步,其能耗和成本會不斷下降,可用的副產(chǎn)氫數(shù)量會有所增加,“天花板”會有所升高。但是,也應(yīng)該相信,“天花板”肯定是有的,“氫能是終極能源”的命題是不成立的。真正清潔而又經(jīng)濟可用的氫能并不豐富,與幾億輛汽車所需的能源相比,它只是個零頭而已?,F(xiàn)在有些人已不認可“氫能是終極能源”了,但他們設(shè)想,未來燃料電池電動車會占汽車的20%-30%。而按我上述的分析,樂觀一些的估計氫能燃料電池電動車在未來汽車中的占比不會超過5%。當(dāng)然,氫能即使是個零頭,也該用好。為此,科研人員應(yīng)該多做些實事求是的分析,而不要炒作和鼓噪,以免誤導(dǎo)公眾和官員。
2、李毅中:灰氫不可取,藍氫可以用,廢氫可回收,綠氫是方向
2019年9月22日,在中國電動汽車百人會、國際氫能委員會和山東省工業(yè)和信息化廳共同主辦的“2019氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新峰會”上,工業(yè)和信息化部原部長、中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會會長李毅中提出,灰氫不可取,藍氫可以用,廢氫可回收,綠氫是方向。
化石能源制氫(稱之為灰氫),在當(dāng)下的技術(shù)條件下,雖然化石能源制氫技術(shù)是成熟的,但是路徑并不可取。二氧化碳不能大量排放,二氧化碳捕捉、利用、封存要堅定產(chǎn)業(yè)化。煤炭制氫,伴生了一氧化碳、二氧化碳,生產(chǎn)1公斤氫,要伴生5.5——11公斤二氧化碳。現(xiàn)在,二氧化碳的捕集應(yīng)用尚在實驗中,在當(dāng)下的技術(shù)條件下,雖然化學(xué)能源制氫技術(shù)是成熟的,但是路徑并不可取。甲醇制氫。甲醇制氫同樣會伴生7倍的二氧化碳,而且甲醇是用煤制得的,不能本末倒置。二氧化碳不能大量排放,要盡快攻關(guān),二氧化碳的捕捉、利用、封存,要堅決實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
工業(yè)副產(chǎn)氣提純制氫(稱之為藍氫),第一種工業(yè)副產(chǎn)氫是石化副產(chǎn)氫。石油化工行業(yè)對副產(chǎn)氫基本做到了能收盡收、能用盡用,即使有少量還不能回收的氫也混入燃料氣,作為燃料使用。從化工尾氣中回收的氫氣,是不是有較多的余量外用需要研究、協(xié)調(diào)、平衡。
第二種工業(yè)副產(chǎn)氫是焦?fàn)t氣副產(chǎn)氫。焦?fàn)t氣是把煤里面含有的氫釋放出來,不是水煤氣產(chǎn)生的。焦?fàn)t氣含氫約60%,其余產(chǎn)生的是甲烷。甲烷是第二種最厲害的溫室氣體,也不能放空。煤焦化的主產(chǎn)品是焦炭,主要用于煉鐵,大概煉1噸鐵要用0.34噸焦炭。2018年全國的粗鋼產(chǎn)量是9.3億噸、焦炭產(chǎn)量4.4億噸,這4.4億噸焦炭主要是給鋼鐵行業(yè)用的。如果把焦?fàn)t氣作為主產(chǎn)品,盲目擴大能力,就會造成焦炭的產(chǎn)量嚴(yán)重過剩。煉焦本身就是高污染,因此要防止焦炭產(chǎn)能過剩。
電解水制氫(稱之為綠氫),電解水制氫需要研究的問題:一是耗電過高,要大量減少電解水的耗電,提高制氫的效率;二是要用清潔電源,要用風(fēng)電、水電、用清潔能源去電解水,如果用火電去電解水就沒有意義了。要建分布式電網(wǎng),火電不能混入;三是利用棄水、棄風(fēng)、棄光三種電量是可能的,減少“三棄”可以攤薄企業(yè)總發(fā)電成本,這需要政策。
目前制氫成本被低估,要計算氫完整的市場價格才具有可比性。對于已有的各種制氫工藝技術(shù)的成本,有不同的數(shù)據(jù),總的看是估低了。煤制氫每公斤是10元錢,天然氣、石腦油、重油、甲醇制氫每公斤是17元,副產(chǎn)氫回收每公斤21元,電解水制氫每公斤30元。
在成本價的基礎(chǔ)上,要注意幾點:一是要計算氫氣的完全生產(chǎn)成本,應(yīng)該包括折舊、稅金、人工費,以及各項費率。比如財務(wù)費用、銷售費用、管理費用,還有制氫廠的合理利潤,從而形成經(jīng)濟的出廠價。二是要計算氫氣的儲存、運輸和加注成本,加氫站和制氫廠之間是有距離的,運輸、儲存、加注也需要成本、也需要稅費、也要有一定的利潤,從而形成燃料電池車用氫的零售價。用這個完整的市場價與汽油的市場零售價,與相應(yīng)電價加充電站的成本費用相比才公平合理。
目前氫氣用在乘用車上的能效低于電動車。至于用氫的效能,一是要考慮制氫的效率。將所產(chǎn)氫氣的單位熱值作為分子,將制氫過程中的單位能耗作為分母,這兩個的比值現(xiàn)在大概是60%,太低了,要提高制氫的效率。二是期望提升氫氣用在乘用車上的能效。乘用車百公里耗氫1kg,電解水制氫1kg耗電56KWh,而電動乘用車百公里耗電15 KWh-20KWh,一對比就明顯看出現(xiàn)在的燃料電池水平還很不夠。燃料電池乘用車的性能要進一步提升,使百公里耗氫有較大的下降,同時大力減少電解水的耗電,這樣才能顯示較好的能效性。
二、儲運環(huán)節(jié)
儲存和運輸連接氫的生產(chǎn)和應(yīng)用。氫在生產(chǎn)地直接應(yīng)用占比較少,一般要經(jīng)過一段距離的運輸才能被使用。氫能的大規(guī)模應(yīng)用將取決于氫能的儲存能力和運輸能力。
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1、干勇:如果定好標(biāo)準(zhǔn),按照整個用氫規(guī)則來就沒有危險
干勇在中國經(jīng)濟大講堂中進一步提出,從安全性來說,氫燃料比汽油還稍微安全一些。實際上氫不是那么太危險,中國的管網(wǎng)運氫大概也在400公里左右,以后管網(wǎng)要拉得很長。在路上運氫,以前我們到加氫站加氫,氫來以后不準(zhǔn)白天加,要半夜12點才允許加氫,都怕出現(xiàn)安全問題。
氫系統(tǒng)的建立就是要制定絕對安全的氫的運行規(guī)則。當(dāng)然,它既然是燃料我們當(dāng)然要定規(guī)則,但是還是比較危險,特別是在開始的推廣時期,要特別注意。就像19世紀(jì)我們用氧一樣,開始很危險的,所有的規(guī)則定好以后,甚至晚上你枕一個氧氣枕頭,心里也不緊張。所以氫如果定好標(biāo)準(zhǔn),按照整個用氫規(guī)則來就沒有危險。原來我們把它作為危險化學(xué)品當(dāng)然也是有一定道理的,因為它用量并不多,人們并沒有統(tǒng)一認識,而且沒有制定系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。如果作為一個大能源,它實際上可以來重新制定使用規(guī)則,制定運氫、加氫、儲氫、制氫的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn),這個實際上就安全了。
2、中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書:氫氣可儲可運
根據(jù)氫氣的儲存狀態(tài)形式可分為氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫。其中有機液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫處于示范階段,低溫液態(tài)儲氫在航天領(lǐng)域已得到應(yīng)用,高壓氣態(tài)儲氫已得到廣泛應(yīng)用。
在氣態(tài)儲氫方面,高壓氣態(tài)儲氫具有充放氫速度快、容器結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,是現(xiàn)階段主要的儲氫方式,分為高壓氫瓶和高壓容器兩類。20MPa鋼質(zhì)氫瓶已得到廣泛工業(yè)應(yīng)用,并與45MPa鋼質(zhì)氫瓶、98MPa鋼帶纏繞式壓力容器組合應(yīng)用于加氫站中。70MPa碳纖維纏繞四型瓶已是國外燃料電池乘用車車載儲氫主流技術(shù),35MPa碳纖維纏繞三型瓶目前仍是我國燃料電池商用車的車載儲氫方式。
氫的運輸主要有氣態(tài)輸運、液態(tài)輸運和固體輸運三種方式。氣態(tài)輸運可分為高壓長管拖車和管道輸運,其中高壓長管拖車是氫氣近距離輸運的重要方式,技術(shù)較為成熟,國內(nèi)常以20MPa長管拖車運氫,單車運氫約300公斤,國外則采用45MPa纖維全纏繞高壓氫瓶長管拖車運氫,單車運氫可提至700公斤。管道運輸是實現(xiàn)氫氣大規(guī)模、長距離運輸?shù)闹匾绞?,具有輸氫量大、能耗小和成本低等?yōu)勢,美國已有2500公里的輸氫管道,歐洲已有1598公里的輸氫管道,我國則僅有100公里的輸氫管道。液態(tài)氫輸運通常適用于距離較遠、運輸量較大的場合,日本、美國已將液氫罐車作為加氫站運氫的重要方式之一,我國尚無民用液氫輸運案例。
(二)反方觀點
1、楊裕生:我國輸氫遠不及輸電合理
楊裕生提出,有些人提出可用“三北”地區(qū)的“棄風(fēng)”“棄光”的電來電解水制氫,而且還舉出德國用風(fēng)能發(fā)電、電解水制氫的例子,證明這條路線可行。
但是,第一,我國“三北”地區(qū)的棄風(fēng)、棄光電解出的氫,在“三北”地區(qū)是消耗不了的,必須遠距離輸送到燃料電池電動車盛行的地區(qū),耗能自不在話下,而高壓純氫對管道鋼的氫脆更是一個難關(guān)。
第二,我們還要看到,我國“三北”地區(qū)的“棄風(fēng)”“棄光”是不正常、短期的現(xiàn)象,一旦造成這種現(xiàn)象的人為和技術(shù)原因消除了,也就無“棄風(fēng)”“棄光”可用了,因為輸電相比于輸氫,無論是設(shè)備的建設(shè)還是運行,都要合理得多。
第三,德國為了減少對進口天然氣的依賴,用可再生能源發(fā)電、電解水制氫,將氫氣摻入天然氣中作燃料,濃度不超過10%,不存在高壓純氫對管道鋼的氫脆問題。而且,德國國土東西寬不過500公里、南北長700余公里,天然氣管道密布,沒有我國“三北”地區(qū)與燃料電池可能盛行地區(qū)間的長距離輸送問題。在德國合理可行,不等于在我國亦然。
2、歐陽明高:發(fā)展氫能最大的挑戰(zhàn)在氫的儲運
2019年7月1日,在海南博鰲世界新能源汽車大會上,中國科學(xué)院院士歐陽明高發(fā)表了題為《面向2035的中國新能源汽車技術(shù)路線展望》主題演講,提出發(fā)展氫能最大的挑戰(zhàn)在氫的儲運,包括車載儲存和車下的儲運。找到一個經(jīng)濟、高效、可行的 儲運模式,這是目前的關(guān)鍵。
關(guān)于氫能燃料電池汽車路線圖,專家層面也是很多看法。很多專家說氫能是非常理想的清潔能源,但是氫能也會有很多問題,因為它太輕了,技術(shù)的難度是比較大的。目前我國氫能科技是滯后于燃料電池的,現(xiàn)在使用的氫能工藝基本上都是50年至100年以前發(fā)明的,新的氫能科技,還沒有完全能夠成為主流,沒有大規(guī)模推廣的應(yīng)用技術(shù)。一些新的基礎(chǔ)研究成果還需要進一步的工程化、實用化、商業(yè)化。目前車載儲運主流技術(shù)是國外從燃料電池轎車發(fā)展中優(yōu)選出來的高壓氣氫,就是70兆帕四型高壓儲氫瓶,這是全球公認的主流車載儲氫技術(shù)。四型瓶相對三型瓶來講成本可以下降30%,而且全球的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)都圍繞這個方向制定了,但是,中國目前沒有這方面的成熟產(chǎn)品和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。
從中長期來看,面向2030年,尤其是針對長途商用車我們要發(fā)展液態(tài)儲氫或者中壓深冷氣氫。至于車下的儲運,現(xiàn)在有固態(tài)的、液態(tài)的、氣態(tài)的三種。目前沒有找到主流的固態(tài)儲運技術(shù)。液態(tài),氫液化,是我們要發(fā)展的,但是近期我們可能還很難大規(guī)模的依賴,這是我們要發(fā)展的,面向2030年我們要發(fā)展的。
近期,氫能主流的還是氣態(tài),氣態(tài)的問題是,儲氫密度偏低,我國現(xiàn)在采用的是20兆帕的儲氫瓶,國外已經(jīng)發(fā)展了50兆帕、100兆帕,尤其是100兆帕,100兆帕的儲氫瓶到加氫站直接就可以往70兆帕氫瓶加注。但是這個技術(shù)目前國內(nèi)還不具備,因為這對標(biāo)準(zhǔn)、安全方方面面提出了很高要求。
為什么我國遲遲不出四型瓶的頒布標(biāo)準(zhǔn)?第一,我們沒有成熟產(chǎn)品,第二,對安全的檢測評估還不到位。我們在這方面需要開放創(chuàng)新、整合全球資源,建立我國氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈,這樣才有可能解決氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的一個中間瓶頸。
3、李毅中:我們可以用技術(shù)裝備保障它的安全,但是不能替代使用安全
用氫的安全保障是社會關(guān)注的第一熱點。采用安全可靠的技術(shù)裝備,可以提供制氫、儲運、加注和用氫全產(chǎn)業(yè)鏈的安全保障,對這一點不能質(zhì)疑。我們現(xiàn)在的技術(shù)和裝備是可靠的,能保證氫產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的安全,今后會更安全。
但這并不意味著可以改變氫氣的自燃屬性,氫氣易揮發(fā),其爆炸期限很寬,4%——75.6%,僅次于乙炔。我們可以用技術(shù)裝備保障它的安全,但是不能替代使用安全。我們不能改變氫的自燃屬性,在氫氣的全產(chǎn)業(yè)鏈中,都要把安全放在首位。(崔志廣、莫君媛、顧成奎)