“儲運難”掣肘氫能大發(fā)展

　　“氫的體積能量密度最低，因為很輕，將其作為能源載體的最難點是氫的儲運?！敝袊こ淘涸涸菏恳聦毩Q。

　　“氫能利用的經(jīng)濟性問題是能夠解決的，關(guān)鍵是運氫環(huán)節(jié)如何降低成本?！敝袊こ淘涸菏扛捎卤硎?。

　　“我國擁有豐富的氫源基礎(chǔ)，制氫技術(shù)完全可支撐氫能中遠(yuǎn)期發(fā)展，但包括儲存與輸送設(shè)施在內(nèi)的氫能基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展滯后，且現(xiàn)有方式的儲運成本和碳排放對運輸距離、供應(yīng)量較為敏感，亟待開展大規(guī)模制氫、儲氫和輸配工程示范?！敝袊こ淘涸菏颗硖K萍說。

　　在近日中國石化舉辦的氫能發(fā)展戰(zhàn)略研討會上，多位專家一致認(rèn)為，“儲運”環(huán)節(jié)已成為氫能商業(yè)化應(yīng)用亟待突破的“瓶頸”。

　　現(xiàn)行儲運方式皆有短板

　　有預(yù)測顯示，到2050年，氫能將在我國終端能源體系占比10%，對應(yīng)用量在1億噸左右。隨著制氫技術(shù)不斷成熟，未來供應(yīng)不再是問題。相比之下，如何把分散的氫氣安全高效配送至應(yīng)用端仍有待突破。

　　北京低碳清潔能源研究院新能源中心助理主任何廣利說，按照政策要求，制氫和加氫環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格分離?，F(xiàn)階段，我國暫不允許在加氫站內(nèi)直接制氫，儲運是必經(jīng)環(huán)節(jié)。“氫氣的儲存和運輸不分家，前一步怎么儲，決定后一步怎么運?！?br/>
　　記者了解到，氫氣具有燃點低、爆炸區(qū)間范圍寬及擴散系數(shù)大等特性，長期被作為危化品進(jìn)行管理。目前，儲運主要分為氣態(tài)、液態(tài)及固體三種形式。

　　從技術(shù)成熟度來看，高壓氣態(tài)儲氫最為常用。與之對應(yīng)的運輸方式，包括長管拖車和管道兩種?！拔覈延屑託湔疽彩瞧毡椴捎眠@種方式，在常溫下可快速充放氫，但一個致命弱點，就是儲氫量低。此外，這種方式對高壓儲氫瓶技術(shù)要求高，可能存在安全隱患?！北本┖５吕萍加邢薰究偨?jīng)理鞏寧峰稱。

　　另外兩種方式同樣各有利弊。據(jù)鞏寧峰介紹，低溫液態(tài)儲氫是全球研發(fā)重點，具有儲氫密度高等特點，可減少車輛運輸頻次、提高加氫站單站供應(yīng)能量。但在我國，受到法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)所限，該方式目前僅用于航天服務(wù)，尚無民用液氫輸送案例。

　　固體儲氫則是以金屬氧化物、納米材料等作為載體，通過化學(xué)和物理吸附的方式實現(xiàn)存儲，作為運氫裝置也具備較大潛力?！霸摲绞侥苡行Э朔鈶B(tài)、液態(tài)儲運的不足，但仍處于攻克階段，對儲氫材料、儲罐結(jié)構(gòu)等有著很高要求?！膘枌幏宸Q。

　　經(jīng)濟性是最大瓶頸

　　“目前，主流儲運方式還難以實現(xiàn)長距離、大規(guī)模的經(jīng)濟運輸，要實現(xiàn)明顯的降成本目標(biāo)也非易事。”何廣利進(jìn)一步表示，除技術(shù)層面各有制約，經(jīng)濟性是不同方式面臨的共同難題。

　　鞏寧峰舉例稱，表面上看，低溫液體方式讓儲運變得簡單，可解決長距離、大規(guī)模運輸難題，但要把氣態(tài)的氫變?yōu)橐簯B(tài)，每液化1千克氫氣將消耗4-10千瓦時電量，在現(xiàn)有條件下轉(zhuǎn)化成本偏高。為保證穩(wěn)定儲存，該方式還需配備特殊容器，滿足抗凍、抗壓、嚴(yán)格絕熱等要求。容器制造難度大，導(dǎo)致成本高昂。再如，近期備受追捧的有機液體儲氫，與石油產(chǎn)品儲存方式相似，具備安全穩(wěn)定、載氫量大等優(yōu)勢。但因技術(shù)操作條件苛刻、裝置配備要求較高，儲運費用依然下不來。

　　“運輸環(huán)節(jié)省錢了，制造液氫的代價卻比較高。液氫有其優(yōu)勢，但也要看到綜合成本并不算低?！眹H氫能協(xié)會副主席、清華大學(xué)教授毛宗強表示，未來，氫能應(yīng)用技術(shù)、安全性能等方面不存在大的問題，影響儲運環(huán)節(jié)的最大瓶頸就是經(jīng)濟性。

　　受此影響，我國目前的氫能示范應(yīng)用主要圍繞工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫產(chǎn)地附近布局，運輸半徑小于200公里，儲運以高壓氣態(tài)方式為主。“在200公里范圍以內(nèi)，采用魚雷車每天運送10噸氫氣，包括壓縮、設(shè)備折舊等費用在內(nèi)，每千克運氫成本在2-3元，相對較低?！币聦毩Q。

　　根據(jù)中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(2019年版)》(下稱《白皮書》)，長管拖車、固體儲運成本可觀，經(jīng)濟距離卻不超過150公里；液態(tài)儲運經(jīng)濟距離大于200公里，成本在所有方式中最高；管道運輸成本最低，經(jīng)濟距離超過500公里。“管道輸氫量大、能耗小，但建設(shè)管道一次性投資大。”《白皮書》稱，相比歐洲已有1598公里輸氫管道，我國目前僅有管道約100公里。

　　拓展更多儲運思路

　　在何廣利看來，實現(xiàn)經(jīng)濟儲運的大前提是提升應(yīng)用規(guī)模?！皻淠芙^不單單供給燃料汽車使用，僅針對一兩個加氫站的流量，固定投資肯定下不來。反過來，規(guī)模上來了，才能分?jǐn)偦A(chǔ)設(shè)施等投入，讓儲運環(huán)節(jié)具備降成本的基礎(chǔ)?！?br/>
　　同時，不同儲運方式各有應(yīng)用場景。何廣利稱，結(jié)合用能需求、供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)發(fā)展等形勢，未來不會局限于某一特定模式，而將形成一個綜合供氫網(wǎng)絡(luò)，不同路線對應(yīng)的儲運方式不同，成本也有差別。“至少目前，沒有哪種方式占了絕對優(yōu)勢，或者說以后一定要走哪條路。關(guān)鍵是從全生命周期進(jìn)行考評，找準(zhǔn)真正適用的儲運路線?！?br/>
　　《白皮書》預(yù)測，氫能儲運將按“低壓到高壓”“氣態(tài)到多相態(tài)”的方向發(fā)展。以2036-2050年遠(yuǎn)期發(fā)展來看，高密度、高安全儲氫將成為現(xiàn)實，屆時建成完備的氫能管網(wǎng)，并出臺固態(tài)、有機液態(tài)等儲運標(biāo)準(zhǔn)及管道輸配標(biāo)準(zhǔn)作為配套。

　　結(jié)合實際，衣寶廉提出利用天然氣管網(wǎng)長距離輸氫的思路，利用已有管網(wǎng)，把氫和天然氣一起運到各地。在有需要的地方，采用管道里的天然氣制氫，再根據(jù)用戶需求進(jìn)行凈化?！敖ㄗh盡快明確用天然氣管網(wǎng)輸氫的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。弄清楚加入氫之后，輸氣管網(wǎng)可能發(fā)生哪些變化、有何影響。”

　　中國工程院院士倪維斗認(rèn)為，甲醇是一個很好的載氫體，可借此形成氫能供應(yīng)及輸配網(wǎng)絡(luò)，用作氫能經(jīng)濟的基礎(chǔ)?！伴L距離輸送甲醇再重整制氫，比直接輸氫更有優(yōu)點。因為甲醇在常溫常壓下是液體，用同樣的管道輸送比輸氫的能量總量大1000倍，還可避免輸氫易爆炸、易漏氣等安全問題?！?br/>
　　何廣利也稱，不同于一次能源，在哪里發(fā)現(xiàn)、就從哪里運出，氫能作為二次能源，只有原料地，而沒有儲藏地一說，實際給儲運帶來更多選擇。“到底是在原料地制取、運輸，還是把原料運出后制取，或制成某種中間體，再運出、制??？就好像直接輸電還是先運煤再發(fā)電，不同方式將帶來完全不一樣的效果。但目前，討論更多局限在‘先制氫再運輸’，對此還要進(jìn)一步科學(xué)論證?！?/p>

　　轉(zhuǎn)自：中國能源報

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