电解水制氢管道输送是氢能的发展方向
与发达国家相比,由于意识、安全和认可等多种因素,中国加氢站的布局和建设仍然起步较慢。截至2019年11月,我国已有41个加氢站投入运行,区域分布主要集中在广东、江苏、上海、湖北、河北等地,尚未实现全国覆盖。未来要建设的加氢站数量及其区域分布需要改进。
高成本是阻碍加氢站建设的主要原因。典型的加氢站由制氢系统、压缩系统、储存系统、加注系统和控制系统组成。纯化的高纯度氢气从站外或站内产生,由氢气压缩系统压缩至一定压力,加压氢气储存在固定的高压容器中。当需要充氢时,氢气在加氢站固定高压容器和车载储氢容器之间的高压差的作用下,通过充氢系统快速充入车载储氢容器。
除土建工程费用和管道阀门外,加氢站费用主要是一些核心设备,如压缩机、填充设备和储氢罐。由于我国缺乏成熟的大规模生产加氢站设备制造商,进口设备推高了加氢站的建设成本。
目前,补贴政策是促进加氢站建设和布局的关键。从近年来各地出台的加氢站建设补贴政策来看,补贴范围从100万元到900万元不等,其中佛山市南海区对单个加氢站补贴最大,政策规定新建固定加氢站补贴标准为800万元/台。以建设一座造价1100万元的加氢站为例,政府补贴400万元可减少初始投资36.36%,氢气单位成本23.57%,投资回收期可缩短2.07年。补贴政策降低了加氢站建设门槛,在支持氢能发展方面发挥了关键作用。
从长远来看,氢的使用成本是制约氢能发展的最重要因素。只有当使用成本足够低时,氢才能从危险化学品转化为能源产品。与锂相似,氢作为一种新能源取代了石油等传统化石能源。从目前锂和氢的不同性质来看,锂电池汽车主要用于乘用车,而燃料电池汽车在物流车辆、重型卡车等重型商用车中有较大的发展前景。
就氢气运输成本而言,长管拖车运输是目前中国使用最广泛的运输方式。运输压力大多为20兆帕,每个循环可运输347公斤氢气,即插即用,但成本相对较高。由于施工周期长,技术成熟、成本低的管道运输尚未普及。液态氢罐车运输在现阶段是不现实的。长管拖车的成本随着距离的增加而迅速增加,而管道运输成本保持在较低的范围内。
从目前情况来看,只有化学副产品生产氢气,运输半径在200公里以内,氢气的使用成本才能降低到30元/公斤以下。由于加氢站的下降空间主要位于设备的下降空间,设备的下降空间相对有限,更依赖于制氢和储运。
有许多变量会影响氢的成本。目前,氢气使用成本中最突出的矛盾是制氢成本低的地方离使用氢气的地方很远。例如,在西北地区,工业副产品氢气和较便宜的光伏风力发电产生的氢气很难运输到中部和东部地区。氢气运输成本高限制了氢气成本的降低。