加氢站加速结网 储运“卡脖子”难题待解

加氢站加速结网 储运“卡脖子”难题待解

作者:  来源:证券时报网  2021-03-19  

 原标题:加氢站加速结网 储运“卡脖子”难题待解

  在“碳达峰”、“碳中和”目标之下,能源结构亟待调整,作为一种清洁能源,氢能应用前景渐次展开。

  近期,大型能源央企开始加速推进加氢站,而氢能产业链各个环节都迎来各方资本布局。为此,证券时报·e公司记者多方采访行业人士,并实地走访了位于广东省佛山市的佛罗路加氢站,去了解行业现状、瓶颈以及未来前景。

  加氢站是联结上游制氢与下游用氢之间的核心纽带,但建设过程仍需匹配车、站、气,以压降氢气成本,提高使用饱和率,“国家队”的入局有望推动这项基础设施的铺开。

  在产业链上游,氢遇上了“卡脖子”的储运环节,氢气价格被抬高数倍,阻碍了氢能推广。业内在积极探索各种储氢解决路径,同时,安全高效的车载储氢瓶成为破局关键。

  加氢站盈利难题待解

  大型能源央企近期加速布局加氢站。中国石油化工集团有限公司 (下称中石化)近日披露,“十四五”期间,拟规划布局1000座加氢站或油氢合建站。这一规模约为2020年底全国加氢站总数的八倍。

  中国石油天然气集团有限公司(下称中石油)也已经进入加氢站领域。2月7日,中石油旗下首座加氢站太子城服务区加氢站投入运营,该站位于2022年冬奥会崇礼赛区,针对冬奥会交通服务车辆建设。据《中国石油报》报道,2021年该公司还拟在河北、北京建成三座冬奥加氢站;未来还要在全国范围内投运50座加氢站。

  “两桶油”发力布局加氢站向行业传递出积极信号,作为氢能产业链的基础设施,加氢站建设有着“兵马未动,粮草先行”的意义。去年以来,国内加氢站数量出现爆发式增长,据中国氢能联盟统计,截至2020年底,中国建成加氢站127座,较上年数量增加约92%。

  国内氢能产业呈现出围绕示范城市群分布的特点。其中,广东省佛山市是布局氢能产业较早的城市,佛山市首座加氢站在2019年1月落地禅城区佛罗路。据公开资料,佛罗路加氢站由佛山市汽车运输集团有限公司(下称佛汽集团)规划建设,占地约2000平方米,总投资额约2000万元,设计日加氢能力为1000kg。

  证券时报·e公司记者来到现场发现,佛罗路加氢站位于佛汽集团公交停保场内,配备2个加氢岛。在午后两个小时中,不断有佛山的氢能公交排队进站加氢,这些公交车由美锦能源子公司佛山市飞驰汽车制造有限公司生产运营。公交车开至站内后,站内工作人员以35MPa压力加注18kg的氢气,用时10分钟左右。

  据现场工作人员介绍,佛山市仍存在车多站少的困境。“加氢站现在还没有普及,佛山目前有6座加氢站在运营,还有一些新站正在建设,就现有车辆来说比较紧张。我们的站基本上24小时运营,每天为百余辆车供应加氢,包括公交车和小型货车,已经有些吃力了,对机械的损耗也比较大。”现场工作人员告诉记者。

  由于佛山市各区加氢站建设进程不一,一些临近片区的公交司机需要跨区加氢。记者在站内看到,有多位顺德区公交司机前来加氢,赶往加氢站的路程就需要近1个小时。“氢能公交开着更安静、更平稳,但加氢太麻烦。”一位顺德区司机如是说。

  尽管全天运转,加氢站实现自主盈利仍然存在困难。“加氢站成本大头在氢气方面。我们站内的氢气从广州广钢气体能源有限公司运来,运距大概五六十公里,但储运成本一直居高不下。现在有政府补贴,但全靠补贴肯定是不行的。”上述工作人员坦陈。

  价格传导到下游也拉高了氢能汽车的使用成本。记者了解到,目前佛罗站内的氢气售价在80元/kg左右,一辆氢能公交加满需要上千元,加满一次能够驾驶一天,约200~300公里,但夏季开空调会减少续航里程。这样的价格水平相比燃油高出不少。

  对于投建运营方来说,在上下游产业链尚未完全打通的阶段,中间环节的加氢站需要“两头靠”。上海氢枫能源有限公司在全国范围内布局加氢站的投资、建站和运营,公司董事长助理曹俊告诉记者,车、站、气联动起来是加氢站盈利的关键,贴近气源能压降氢气成本,贴近市场能提高加氢站的使用饱和率,此外还需要专业高效的运营团队。

  “目前我们在河南省布局较多,因为当地有丰富的氢能车辆使用场景,济源、新乡等地的氢气资源也非常丰富。去年初,我们与宇通客车、郑州公交合作建设了3个加氢站,为郑州200多辆车提供服务。我们贴着用户的需求来提供定制化的服务,他们的车就固定在我们站内加氢。”曹俊表示。

  即使有合适的选址,拿到建站所需的土地审批也绝非易事。全国人大代表、长城汽车总裁王凤英在近期两会上提到,加氢站建设审批程序复杂,涉及到工商、住建、安监、消防等等多个部门,主管部门不明确,政策体系不完善。

  曹俊也感受到,在上海等城市,城市规划已经比较成熟,变更土地属性来做加氢站,相对难度更大。他介绍,氢枫能源的解决途径一是为需要用氢的工业项目做配套,在现有的场地内建设内部站;二是与中石油、中石化等能源公司合作,将传统加油站改建为油氢混建站。

  “这也是‘国家队’的优势所在,他们现有存量站比较大,可以选其中一小部分改造,土地成本优势明显,审批取证难度相对较低,上量速度会快很多。此外,他们通过油站的良好经营,可以提前布局氢站,以油养氢,即使短期内运营不起来,对企业本身经营影响不大。但我们不会选择在当下没有足够客户使用场景的地区投建加氢站。”曹俊表示。

  储运环节抬高成本

  用氢成本高企是制约氢能推广的重要因素,但氢气本身的价格其实并不昂贵。

  目前制氢技术路线按原料来源主要分为化石原料制氢、化工原料制氢、工业尾气制氢和电解水制氢几种。国联证券分析指出,由于国内煤炭资源比较丰富,因此主要使用煤制氢技术路线,占全国制氢技术的60%以上。

  “焦炉气制氢成本是目前主流的规模化氢气制取成本中最低的方式之一,并且技术成熟,无需复杂的工艺。”美锦能源董事长姚锦龙向记者介绍,焦炉气是炼焦过程中释放的副产气体,氢气含量达到50%以上。焦炉气在分离之后主要用于向城市管道供应煤气,以及用于一些化工品的制取。要制取氢气,采用变压吸附技术(PSA)对焦炉气进行提纯即可。

  不过,出厂后的氢气经过储运环节,价格便翻了几番。业内认为,氢燃料消费价格需要至少低于40元/公斤才能与燃油车竞争,但是剔除补贴因素,当前氢燃料主要使用成本达到60元/公斤。在广东等氢气资源匮乏、需求又旺盛的地区,氢气消费价格甚至是平均价格的1.5倍。

  姚锦龙介绍,氢能的存储方式主要有低温液态储氢、高压气态储氢、固态储氢和有机液态储氢等。其中,高压气态储氢是目前最常用并且发展比较成熟的储氢技术,具有结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快的优点,且成本较低。

  固态储氢方能够实现储存体积密度大、操作容易、运输方便、成本低、安全等,特别适合于对体积要求较严格的场合,如在燃料电池汽车上的使用,是最具发展潜力的一种储氢方式。但储氢材料种类非常多,基本都处于研究阶段,均存在不同的问题。液氢运输或者有机液体运氢可能会是未来长距离运氢的主要方式,但仍需面对综合成本问题。

  也有业内专家认为,随着氢能大规模应用,氢气储运结构需要以大规模管道运输为主,配合液氢、高压气态储氢、固体储氢等多元化方式,就像此前天然气行业的发展路径,起初也是从长管拖车为主,随着基础逐步完善,成本也不断降低。不过,这一路径需要巨大的前期投资。

  目前氢气储运环节大部分由第三方物流公司来负责。阳煤化工相关负责人对记者表示,这是由于氢气的储运属于高压作业,安全压力大;此外,氢燃料电池对氢气的纯度要求较高,维护难度高,而且相较于制氢方和用氢方,第三方物流公司具备规模优势和专业化管理,综合成本低。制氢方和运氢方自己做储运,成本较大。

  综合来看,在制备成本基本可控的前提下,如何提高氢气的储存性能和运输效率成为氢能网络建设的瓶颈问题。鉴于目前氢气储运技术限制和成本约束,氢气的应用主要还是围绕氢源地来做规划,周边不超过200公里为宜。

  针对储运这项产业链“卡脖子”的环节,氢枫能源目前和上海交大丁文江院士团队共同设立合资公司,推广镁基固态储运氢设备,能够将现有长管拖车的单车储氢效率提升四倍,大大降低储运成本,预计今年下半年能正式上路。

  中集安瑞科副总经理杨葆英表示,降低储运成本需要整个产业链共同努力,包括长管拖车需要增加效率,站内卸氢率提升、压力等级等改进等。“预计随着下游大规模的应用,也通过示范城市奖励积分政策实施,产业链上各家共同努力,氢气到站价格降到35块钱,应该是第一步会实现的,也将更有竞争力。”

  储气瓶变革

  当前,下游燃料电池汽车的应用推广,成为推广氢能的主要抓手,而安全高效的车载储氢瓶则成为破局关键。

  高压气态氢储输作为目前全球氢气储输的主流路线,通常采用长管束或瓶组。其中,欧洲、日本、美国等主要使用IV型储氢瓶,采用塑料内胆,可达到70MPa,而国内主要采用III型储氢瓶,采用铝内胆,考虑运输安全等因素,通常以30、35MPa为主。

  有研究机构测算,如果将国内采用20MPa运输标准提高到欧美国家常见的50MPa,单车次氢气运输量预计将提高3倍,成本有望下降一半。

  虽然国内车用IV型储氢瓶使用并未正式放开,产业资本已经开始积极布局。

  中集安瑞科作为LNG储运装备龙头,公司自2006年起开展氢能业务,拥有高压管束运氢车、液氢储罐、加氢机等相关设备。上市公司负责人向记者介绍,相比于III型瓶, IV型瓶的塑料内胆具有优异的抗氢脆腐蚀性、更轻的质量、更低的成本及更高的质量储氢密度与循环寿命,已经逐步成为国际氢能汽车高压储氢容器发展方向,从III型瓶向IV型瓶转变是未来发展趋势。

  3月2日,中集安瑞科宣布与IV型储氢瓶领域的“鼻祖”挪威 Hexagon Purus AS联手,斥资6.5亿元共同成立两家合资公司,布局中国及东南亚快速增长的高压氢气储运的市场需求。在该消息下,当前中集安瑞科股价大涨20%。

  根据安排,合资公司计划建立年产能约为10万个储氢瓶的生产线,其中IV型车载高压储氢瓶生产线今年二季度开建,产品最快将于年内进行测试。

  中集安瑞科负责人介绍,目前中集已有基地在做三型瓶,已经产生持续订单,预计今年会贡献一部分收入,主要应用在氢燃料电池汽车,包括轻卡和中型卡车,重型卡车的应用也在研发,预计很快会有来自49吨的重型卡车订单。

  另一方面,国内企业在IV型储氢瓶的布局进展,已经吸引了国际汽车零配件厂商前来投资。

  今年2月份,法国标致雪铁龙集团旗下汽车零部件企业佛吉亚,宣布已基本完成对沈阳斯林达安科大部分股权的收购,尚待相关部门审批。通过本次交易,双方将针对中国市场开发制造III型储氢瓶和IV型储氢瓶。

  据业内人士介绍,斯林达与中材科技、科泰克、天海工业都属于国内领先的储氢瓶企业,其车用IV型储氢瓶通过“三新”评审,成为国内首家;而媒体报道显示,去年上海展会上,上汽大通 MPV、广汽、红旗等车型均配套斯林达70MPa III型储氢瓶。

  政策方面,去年10月份开始正式实施的《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》团体标准,被视为放行IV型瓶在国内市场的应用;而从国产化准备来看,IV型瓶量产已经渐入佳境。

  中集安瑞科负责人向记者介绍,IV型储氢瓶将会在公司原有III型瓶产线基础上建设,IV型瓶预计年内将具备量产条件。另外,在长管拖车方面,中集从20MPa、30MPa到52MPa,都在按照国家要求做研发布局。

  中材科技董秘陈志斌向记者表示,目前III型储氢瓶的应用在国内还是以公交、重卡、物流车等商用车为主,通常为30、35MPa,续航里程600~800公里;未来随着氢能向乘用车普及,对效率要求更高,必将推动IV型瓶的普及。从国产化进度来看,目前国内企业在IV型瓶的碳纤维、阀门、内胆等都有储备,已经基本能够实现国产化。

  据介绍,氢储运瓶量市场并不大,去年公司交付了2000支储氢瓶,这个量级已经占到市场份额20%,应用到卡车、物流车、公交车领域。对于中材科技而言,IV型瓶已经具备量产条件,目前在等待高压容器认证审批。去年中材科技整合气瓶产业,未来以苏州子公司为平台,打造氢气储运基地,布局IV型储氢气瓶

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