通過監(jiān)管改革提升氫氣運輸效率及經(jīng)濟性
氫能首席觀察按:浙江溫嶺槽罐車爆炸事故打破了我國危化品運輸行業(yè)的平靜。輸運又是當(dāng)前制約氫能全產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)濟性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),如何在安全的前提下提高經(jīng)濟性一直是政府及業(yè)界孜孜以求的目標(biāo)。
目前,韓國一個普通加氫站的年度運營成本約3.2億韓元(約187萬人民幣)。其中,最大的部分是氫氣購買成本。目前在韓國國內(nèi)銷售的氫氣價格為8,000韓元/公斤(約46.7元/公斤),這是政府為滿足與汽柴油車競爭而制定的政策。根據(jù)韓國政府的氫經(jīng)濟發(fā)展路線圖,2022年氫氣價格將降低到6,000韓元/公斤。目前市場上的氫氣零售價為6,000-7,500韓元/公斤,留給加氫站利潤僅為每公斤1,000韓元(年購置成本在1.7億韓元左右),難以覆蓋站內(nèi)進口設(shè)備的維護成本以及人工成本。政府補貼遙遙無期,加氫站降本需求迫切。
改革契機
4月23日,韓國政府召開了國務(wù)檢查及協(xié)調(diào)會議,提出“在環(huán)保車(氫氣、電動車)領(lǐng)域率先打破限制的發(fā)展藍(lán)圖”。其中,與氫氣價格密切相關(guān)的“氫氣的生產(chǎn)、運輸、儲存和利用”領(lǐng)域備受關(guān)注。
“監(jiān)管突破”的要點是到2024年將運氫管束拖車的壓力和容積標(biāo)準(zhǔn)限制從現(xiàn)行的45MPa和450升提高到70MPa和1,400升水平。同時明確表示,將制定可使用液氫的安全標(biāo)準(zhǔn)。
4月,韓國曉星與林德宣布建設(shè)全球最大液化工廠的計劃;5月現(xiàn)代宣布投資德國有機液體儲氫公司Hydrogenious LOHC Technologies,但相對于這兩種前瞻性布局,如何迅速提高短距離氣態(tài)氫的輸運效率更為實際。
韓國最大的氫氣生產(chǎn)企業(yè)德陽擁有每小時19萬標(biāo)方(約17噸)氫氣生產(chǎn)能力,產(chǎn)品供應(yīng)蔚山、麗水、瑞山的石油化工園區(qū)以及部分加氫站。該公司擁有管束拖車超過200臺,生產(chǎn)的氫氣通過18或20MPa(I型)拖車運送,運氫效率很低——25噸重的管束拖車僅載300公斤氫,占總重量的1.2%。所以,蔚山或麗水生產(chǎn)的3,000韓元/公斤(17.5元/公斤)氫氣運至目標(biāo)市場后的售價高達(dá)7,000韓元/公斤。如果能將運輸能力增加1倍,則成本至少有望下降一半。
根據(jù)韓國現(xiàn)行《高壓氣體安全管理法》(KGS AC419)的安全標(biāo)準(zhǔn),IV型瓶的體積上限為450升,如果將這一限制提高到1,400升,將大大降低氫氣供應(yīng)價格。
全球發(fā)展趨勢
(林德50MPa管束拖車)
全球氫氣輸運的趨勢是通過增加單次運輸?shù)臍錃饬縼硖岣哌\營效率。
美國Hexagon Lincoln已開發(fā)25MPa的IV型容器,并實現(xiàn)管束車商業(yè)化裝配,儲氫量可提升至885公斤。
美國Quantum Fuel Systems開發(fā)了70MPa10英尺IV型容器,該容器采用混合工藝——自動纖維鋪放(AFP)的卷繞方法,相比單個卷繞方法重量降低了15~23%。
林德公司已經(jīng)開發(fā)并運營了一種50MPa復(fù)合材料壓力容器(垂直加載),單次最多能運輸1.1噸氫氣。
類似工作還有挪威UMOE。
韓國也不例外。2019年10月,工業(yè)部啟動“一噸氫氣運輸用容器開發(fā)”課題——開發(fā)使用預(yù)浸料絲束壓力容器(70MPa,1,400L)且氫氣運輸量總計超過1噸,重量不超過20噸的管束拖車。樂天,韓國全州市碳匯聚技術(shù)研究所和韓國天然氣安全公司均參與其中,該研究有望將氫氣輸運成本降低63%。
雞與蛋的糾結(jié)
降低加氫站成本最有效的方法是提升需求。大規(guī)模部署氫燃料電池汽車可以有效提升利用率,但這需要時間,也反過來對氫氣價格有前置要求?,F(xiàn)代汽車將NEXO今年在本土市場的銷售目標(biāo)定為10,000輛,4月銷量達(dá)到795輛,創(chuàng)下了月度最高銷售記錄。
根據(jù)韓國政府的氫經(jīng)濟發(fā)展路線圖,到2025年,總共將投用130,000輛燃料電池汽車,包括12萬輛乘用車和10,000輛商用車。為此,2022年在韓國全國范圍內(nèi)要部署310個加氫站,日加氫量有望從250kg增加到超過400kg。
如果不擴大加氫基礎(chǔ)設(shè)施,就很難增加氫燃料電池汽車的銷量。按計劃增加加氫站數(shù)量則必須有效降低其運行成本,重點在于增加管式拖車的運輸量以降低氫氣的購買價格?!氨O(jiān)管突破”的關(guān)鍵是將管束車的重量從40噸減少到20噸,并將壓力從20MPa提高到70MPa。僅在首爾,超過32噸的車輛就無法通過橋梁,立交橋,一般道路或隧道。從法律上講,運輸氫氣的40噸重的管束拖車進入市中心通常也是不可能的。
新的市場機遇
監(jiān)管的變化創(chuàng)造了新的市場。
隨著現(xiàn)有管束拖車從20MPa提升至45MPa和450 升,眾多公司正在積極開發(fā)滿足這一要求的新型管束拖車并將其商業(yè)化。到目前為止,NK是韓國唯一一家專門生產(chǎn)管束拖車的公司。但韓華,樂天,一津和Bitcovice等公司正在涌入這一市場。
Hynet是2019年3月成立的專門從事加氫站建設(shè)及運營的公私合營組織。該組織計劃為每個加氫站配置一輛管束拖車,以降低氫氣的購買價格。目前,其已與NK簽署了19輛管束拖車供應(yīng)合同,并在討論進一步批量購置。Hynet的目標(biāo)是到2022年總共建造100個加氫站。韓國天然氣公司的目標(biāo)是到2030年建立25個制氫基地,計劃到2022年、2025年和2030年分別購買管束拖車140輛,100輛和260輛,共計運營500輛。
韓國國務(wù)檢查及協(xié)調(diào)會議四天后,貿(mào)易工業(yè)和能源部立即采取了行動。4月27日,2020年第一屆工業(yè)融合管制特別審議委員會議通過了關(guān)于“高壓、大容量儲氫復(fù)合材料容器”的實證議程。
NK的標(biāo)配產(chǎn)品是I型儲氫容器(20MPa)的管式拖車,另外還提供25MPa的管式拖車。最近,NK參與了韓國首次使用配備有1,700L儲氫容器(IV型)的管束拖車(35MPa)實驗,主要內(nèi)容是通過運輸和卸載氫氣來驗證高壓和大容量復(fù)合容器的安全性。該項測試表明,總運輸能力將提高80%,每公斤氫的運輸成本有望下降50%。NK計劃將與其合作的挪威UMOE旗下42MPa儲氫容器(IV型)本地化。
為NEXO生產(chǎn)儲氫容器的ILJIN復(fù)合材料計劃于2020年第四季度將大容量氫氣運輸容器“Tube Skid”(45MPa,450升)投放市場。該產(chǎn)品有助于將現(xiàn)有運氫車輛長度減少至10米,重量降至28噸,運輸量增至500公斤。
(韓國正在開發(fā)的緊湊型密封管束拖車)
另一方面,使用輕量化IV型容器的管束拖車價格將比現(xiàn)有的20MPa管束拖車價格高一倍以上。與此同時,現(xiàn)有的制氫公司也被迫進行新的投資,例如推出適用于新型氫管拖車的壓縮機。韓國部分廠商正在探討通過引入中國廉價的管束拖車來推動國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈成本的降低,但這受制于售后管理、復(fù)檢、質(zhì)量穩(wěn)定性等。
70MPa壓力很大,技術(shù)最先進的德國僅研發(fā)了55MPa的管束拖車容器。這不僅僅是解決法規(guī)問題。壓力或體積越高,容器的質(zhì)量要求越高,很可能會在意想不到的地方引起問題。對此,安全必須放在首位,積極穩(wěn)妥仍是主流聲音。
(圖文來自Sung Jae-Kyung)
文章來源:https://new.qq.com/rain/a/20200620A0EJWS