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中國民用液氫裝備如何從“1到N”?
日期:2023-07-19   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_wangyue 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
2018年,國家發(fā)改委面向全社會公開征集對《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》(2016版)的修訂意見。業(yè)內(nèi)人士建議,把氫的液化、液態(tài)氫儲存、運輸和加注等設(shè)備列入《指導(dǎo)目錄》。彼時由于液氫技術(shù)難度大,又缺少相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和政策規(guī)范,國內(nèi)民用液氫技術(shù)存在大片空白。

五年來,在眾多國內(nèi)企業(yè)的努力下,國內(nèi)民用液氫在制、儲、運、加、用等領(lǐng)域突破了“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù),從無到有,一步步不斷壯大,并逐漸構(gòu)建起一整套民用液氫產(chǎn)業(yè)鏈體系。當(dāng)前國內(nèi)民用液氫核心裝備正在向從“1到N”的商用征途邁進(jìn)。


國內(nèi)自主核心技術(shù)填補多項空白

液氫作為一種高效的儲氫方式,具有具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)、高效可控、不易污染、品質(zhì)穩(wěn)定等特點。然而長時間以來,由于我國氫液化發(fā)展較晚,工程實例較少,主要應(yīng)用于航天軍事領(lǐng)域,關(guān)鍵技術(shù)裝備處于“卡脖子”狀態(tài)。在2020年以前,民用液氫市場更是一片空白。

近年來,隨著國家加速推進(jìn)氫能戰(zhàn)略,以及全國各地陸續(xù)公布?xì)淠芤?guī)劃,液氫憑借大規(guī)模遠(yuǎn)距離運輸?shù)某杀緝?yōu)勢,迎來了良好的發(fā)展勢頭,國內(nèi)眾多企業(yè)積極發(fā)展自主技術(shù),在液氫的制、儲、運、加、用領(lǐng)域取得明顯的突破。

在液氫制取方面,由于多年以來,大型氫液化核心設(shè)備受到國外相關(guān)貿(mào)易政策管制,限制設(shè)備出口并禁止技術(shù)交流,導(dǎo)致我國在大型氫液化冷箱、高速低溫透平膨脹機等關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)發(fā)展滯后。近年來,在中國航天科技集團(tuán)六院101所、中廣核集團(tuán)、中科富海、國富氫能等企業(yè)的大力攻克下,大型液氫制取設(shè)備正逐步實現(xiàn)成套裝備國產(chǎn)化。

2019—2022年,具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的基于氦膨脹制冷循環(huán)的氫液化系統(tǒng)相繼問世。2019年年底,中科富海1.5TPD(噸/天)氫液化裝置完成核心裝備加工、制造,集成氫液化冷箱主體;2021年9月,航天六院101所2.3TPD氫液化系統(tǒng)順利產(chǎn)出液氫;2022年4月7日,鞏義市成功引入中廣核集團(tuán)年產(chǎn)18套氦循環(huán)氫液化設(shè)備1TPD、5TPD液氫機項目。

從技術(shù)來看,5TPD是道坎。這意味著生產(chǎn)出的液氫將具備大規(guī)模商業(yè)化價值。2023年以來,基于液氫預(yù)冷的氫液化裝置取得突破,也使得氫液化裝置的產(chǎn)量大幅提升。今年3月,中科富海5TPD氫液化器大型臥式冷箱產(chǎn)品成功下線。4月,國富氫能10TPD氫液化工廠核心設(shè)備成功下線,將被應(yīng)用到齊魯氫能一體化及儲氫裝備制造項目中。目前國富氫能正快步向30TPD氫液化裝置進(jìn)軍,預(yù)計今年年底將推出相應(yīng)產(chǎn)品。

在液氫儲運方面,很長一段時間里,國內(nèi)市場上對液氫儲運裝置的需求較少,國內(nèi)鮮有企業(yè)在該領(lǐng)域布局。隨著液氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國富氫能、中集安瑞科等企業(yè)取得了顯著成績。

國富氫能目前已擁有針對液氫工廠和液氫加氫站的推出了相應(yīng)的液氫容器系列產(chǎn)品。其中用于齊魯氫能(山東)氫能一體化項目中的液氫儲存容器,已于去年3月開始建造。該液氫儲存容器設(shè)計尺寸為200m?以上,儲氫量超過14噸;在液氫移動運輸方面,國富推出了多式聯(lián)運的ISO液氫罐式集裝箱,已完成建造并通過了低溫性能試驗,液氫的靜態(tài)蒸發(fā)率不超過每天0.7%,可以確保15天以上的儲存和不排放維持時間。

中集安瑞科在液氫容器制造行業(yè)也具有很強的實力。今年3月,中集安瑞科旗下中集圣達(dá)因中集圣達(dá)因正式開工建造國內(nèi)首臺民用液氫罐車;6月,中集安瑞科首臺40英尺液氫罐箱成功下線。

特別值得一提的是,太鋼成功開發(fā)出液氫容器專用不銹鋼系列(板、管、型)材料,產(chǎn)品化學(xué)成分、超低溫性能(-269℃)等指標(biāo)完全滿足液氫環(huán)境的苛刻要求,填補了國內(nèi)民用液氫壓力容器用不銹鋼的空白,為國內(nèi)液氫儲存容器開發(fā)解除后顧之憂。

在液氫加氫領(lǐng)域,國家能源集團(tuán)低碳院和航天科技集團(tuán)六院等單位已開發(fā)出了液氫末端氣化加注技術(shù),可將液氫轉(zhuǎn)換為超純氫氣應(yīng)用在燃料電池汽車上。

2022年5月,國家能源集團(tuán)低碳院開發(fā)出的全球首個基于潛浸式高壓液氫泵的液氫加注技術(shù),在美國進(jìn)行了加氫商業(yè)示范,性能達(dá)到世界領(lǐng)先水平;今年3月,航天科技集團(tuán)六院101所承擔(dān)的“液態(tài)儲氫加氫示范系統(tǒng)及其關(guān)鍵設(shè)備研制”課題通過了航天科技集團(tuán)驗收。該系統(tǒng)解決了液氫在加氫站內(nèi)運用的工藝實現(xiàn)和運行策略問題。

在液氫的應(yīng)用領(lǐng)域,國內(nèi)車載液氫儲氫系統(tǒng)還處在研發(fā)試驗階段。福田汽車推出的49T歐曼智藍(lán)氫燃料電池液氫重卡,搭載了航天集團(tuán)六院101所研發(fā)的儲氫系統(tǒng),可儲氫80kg,續(xù)航突破了1000km;長城汽車研發(fā)的新長征1號液氫重卡,搭載了未勢能源的“木星”車載液氫儲氫系統(tǒng),單瓶儲氫質(zhì)量高達(dá)80kg以上,續(xù)航里程也超1000km。

此外,國富氫能推出了1000L和1200L的液氫車載供氫系統(tǒng)解決方案,分別可儲氫59.5kg和71.4kg;奧揚科技獨立研發(fā)出的500L液氫智能供氫系統(tǒng),可儲氫量達(dá)31.5kg。

5年來,在眾多企業(yè)的參與布局下,我國民用液氫的產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的核心裝備都已經(jīng)實現(xiàn)了零的突破,液氫也開啟了商用嘗試,“從0到1”這道關(guān)卡已經(jīng)初步打通。

國富氫能研究院院長王朝告訴高工氫電,液氫過去長期以來在國內(nèi)發(fā)展得比較緩慢,究其原因主要是液氫此前缺乏應(yīng)用場景,缺乏民用的需求,國內(nèi)涉足液氫領(lǐng)域的企業(yè)也不多。如今在“雙碳”政策的大背景下,氫能行業(yè)亟需找到一條安全、經(jīng)濟(jì)的氫儲運路線,液氫因其自身優(yōu)勢十分適合氫氣的中長距離運輸。同時經(jīng)過多年研發(fā)探索,整個產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)積累的技術(shù)已逐漸走向成熟,在市場和技術(shù)的共同推動下,使我國民用液氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展正走上快車道。

國產(chǎn)液氫裝備要向節(jié)能降耗發(fā)展

一位業(yè)內(nèi)人士表示,在過去的5年里,液氫裝備國產(chǎn)化的確取得了重大突破,現(xiàn)在擺在企業(yè)面前的難題是如何讓國產(chǎn)化設(shè)備取得市場信任,讓行業(yè)真正接受液氫儲運路線的可行性。這里面既有技術(shù)上需要突破的難點,也受上游氫源、電價帶來的制約。

在液氫制取方面,雖然我國很多企業(yè)的設(shè)備采用了目前國際主流的液氫預(yù)冷的制氫方式,但設(shè)備的產(chǎn)量依舊偏小。目前國外運行成熟的液氫工廠普遍應(yīng)用的是30TPD氫液化裝置。而且,國內(nèi)氫液化裝置在設(shè)備降低能耗、運行穩(wěn)定性、技術(shù)成熟度等方面還有較大的提升空間。

在液氫儲運方面,液氫貯箱作為一種低溫液體貯箱,容器必須要求絕熱,以減少漏熱導(dǎo)致的蒸發(fā)損失。對于液氫貯箱來說,使用率最高的是真空多層絕熱。國外性能優(yōu)異的液氫貯箱的日蒸發(fā)率約為0.5%,而國內(nèi)目前液氫貯箱的日蒸發(fā)率約0.9%,企業(yè)需提升工藝技術(shù)降低損耗。

在液氫應(yīng)用方面,由于目前國際上液氫直接應(yīng)用在車輛上的技術(shù)均不夠成熟,這需要更多企業(yè)參與進(jìn)來,共同開發(fā)車載液氫系統(tǒng),提升燃料電池車輛的續(xù)航里程和穩(wěn)定性,助力燃料電池汽車的快速推廣應(yīng)用。

在未來兩三年內(nèi),隨著可再生能源發(fā)電成本的降低,電解水制氫具備了經(jīng)濟(jì)性之后,將會給液氫產(chǎn)業(yè)帶來更大的發(fā)展機會??稍偕茉窗l(fā)電項目便宜的電價和地價,可彌補液氫制取成本高的缺點,實現(xiàn)新能源的優(yōu)勢互補、良性發(fā)展。國內(nèi)液氫裝備企業(yè)應(yīng)趁此時機,加大研發(fā)力度,加速相關(guān)設(shè)備、零部件的國產(chǎn)化、優(yōu)質(zhì)化進(jìn)程,為即將到來的市場爆發(fā)做足準(zhǔn)備。 

原標(biāo)題:中國民用液氫裝備如何從“1到N”?
 
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來源:高工氫電
 
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