2.4.3.1 国内外氢能及配套基础设施建设现状
(1)国外氢能及基础设施发展现状 截至2014年4月,世界有超过270座加氢站正在运营和规划中,主要集中在日本、欧洲、美国等国家或地区。各国运营中的加氢站数量统计如图2-6所示。
图2-6 各国加氢站运行数量
目前大力发展燃料电池汽车加氢站的国家主要有日本、美国以及欧洲各国。
1)日本、韩国。日本政府不仅对汽车给予补助,在加氢站建设上也将给予资金支持,为早日实现燃料电池汽车的商业化提供帮助。日本经济产业省在2014年8月提出的2015年预算概要中,要求政府提供比2014年再多出50%的补助金来支援该项目的建设。同时,日本经济产业省成立的氢能/燃料电池战略协会也于2014年8月对外公布了日本《氢能/燃料电池战略发展路线图》,详细描述了未来日本燃料电池、加氢站等技术的发展计划。
2014年,日本政府是全球范围内推进氢能与燃料电池技术的排头兵。日本经济产业省(METI)增加氢能及节能技术预算,并促进燃料电池的推广和安装更多的节能设施。由日本经济产业省(METI)成立的氢/燃料电池战略理事会还公示了日本氢气发展蓝图。该蓝图描述了氢能使用的三个阶段,并为每个阶段设定了目标。
第一阶段:预计持续到2025年左右,被认为是氢能使用范围迅速扩大阶段。该阶段的目标是增加家用FC单元的数量(2020年增加到140万、2030年增加到5.3亿),增加加氢站的数量。
第二阶段:预计从2020年中期持续到2030年左右,被认为是大规模供氢系统建立阶段。该阶段的目标是从国外以约30日元/m3的价格购买氢气,并扩大国内商业用途的供氢网络。
第三阶段:预计从2040年开始,被认为是建立无二氧化碳供氢系统的阶段。该阶段的目标是通过收集二氧化碳,在氢气的生产、运输和储氢阶段实现二氧化碳的零排放。
2)美国、加拿大。美国正在运营的加氢站有69座。仅加利福尼亚州经营的加氢站总数就达到了27座。加州燃料电池联盟计划到2017年要在加州部署46座加氢站,为预计在该日期之前能驶上道路的50000辆燃料电池汽车服务。
2013年起,美国政府重新重视氢能与燃料电池技术的发展,加大了先进交通领域的资金投入。在美国加州地区,政府将为氢燃料电池动力车制造商和加氢站的运营商提供补助,以解决该技术面临的困难。加州政府希望到2025年能有150万辆零排放汽车上路。加州各机构通力合作,出台了一系列政策来确保2025年加州150万辆零排放汽车(ZEV)目标的实现。
空气化工公司(AP)在2014年10月6日宣布与第一元素燃料公司(FirstElement Fuel)签署合作协议,为其在加州新建的19座加氢站提供加氢站设备及技术服务。根据协议,空气化工公司将向第一元素燃料公司供应其Smart-Fuel加氢站设备(图2-7),同时公司也将成为这19座加氢站的氢气供应商。
加拿大建有七座加氢站,这是加拿大氢能长期发展计划的一部分。
图2-7 SmartFuel加氢站设备
3)欧洲。整个欧洲目前拥有22座加氢站。德国、冰岛、挪威、丹麦在氢基础设施建设方面取得了不错的成绩。北欧国家一直站在氢能利用的前列,而且也引导着燃料电池技术的发展,正稳步地向氢经济迈进。
德国在氢能与燃料电池产业化方面一直扮演着领导者的角色。在2007年,德国出台了国家创新项目(NIP),明确支持氢能与燃料电池技术的发展,旨在加速其产业化程。德国政府希望到2030年能够全面建设加氢站服务网络。另一个规模较大的项目是北莱茵河至威斯特伐利亚氢公路项目(NRW),这是一个由六座加氢站组成的集群,可以很容易地延伸到汉堡。
冰岛首都雷克雅未克目前有两座加氢站,较大一座加氢站采用现场电解水制氢。
在挪威,挪威石油公司在全长580km的氢公路上建设的四座加氢站相继投入使用。
丹麦计划到2016年建成五座加氢站,与瑞典连成一体,有助于沟通挪威HYDRO氢公路到德国HRW和汉堡的氢公路项目。此外,挪威Hynor、瑞典Hyfuture和丹麦Hydrogen link项目联合成立斯堪的纳维亚氢公路合作伙伴。(www.xing528.com)
(2)国内氢能基础设施发展现状 我国自2006年在北京建成首座加氢站后,又先后在上海、广州、深圳等建设了几座加氢站(包括移动加氢站),先后为联合国UNDP/GEF氢能交通项目、北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、深圳大运会等示范项目所运行的氢能燃料电池汽车提供氢气加注服务。
好消息是郑州宇通客车公司投资建设了国内首座商业化模式的加氢站,满足其自身开发的燃料电池客车示范运行的要求,同时计划为即将开展的联合国UNDP/GEF三期氢能交通示范项目提供服务。
储氢技术方面,国内也有新的突破和进展。中国地质大学(武汉)可持续能源实验室主任程寒松率队攻克有机液态储氢技术。2014年7月,江苏上市公司富瑞特装公告与其合作合作,计划投资1亿元进行工程化试验。富瑞特装已向张家港保税区申请产业用地70亩,用于常温常压下液态储氢技术的大规模中试及后续产业配套。工程化试验一旦完成,液态储氢技术将就地产业化,建设年产2250t高纯氢气、5500台移动电站备用电源供氢系统及500台氢气发动机供氢系统项目,二期计划总投资达5亿元。
但与国外氢能基础设施的快速发展相比,我国目前的差距还较大。
2.4.3.2 氢能源及加氢站产业化分析
(1)氢能源解决方案
1)工业副产氢。工业副产氢也是现有氢气主要来源。生产It合成氨,施放气体约200Nm3,其中氢气约占50%;生产It烧碱,可副产氢约278Nm3,其利用率仅约60%;It焦炭约得400Nm3焦炉煤气,氢气约占50%。
2)工业化制氢。几种方式的成本大致如表2-10所示。
表2-10 工业化制氢的几种方式及成本
3)廉价褐煤制氢。褐煤(Lignite)是水分和杂质含量大,质量较差的煤炭。褐煤直接燃烧,热效率偏低,还会造成较大污染。褐煤价格低廉,制氢是其一个合理有利的用途。
4)可再生能源制氢。包括太阳能光伏电制氢、太阳能热化学循环制氢、风能残电制氢,这些都是未来主要来源。
总体而言,目前的氢气来源需因地制宜,可根据目标用户城市具体情况选择制氢方案。
(2)加氢站建设方案 根据不同的建设要求,目前有以下四种常用的供氢解决方案,见表2-11。
表2-11 常用的供氢解决方案
(3)氢能产业的市场前景分析 丰田和现代汽车公司的燃料电池汽车先后于2015年实现量产。我国上汽集团和郑州宇通也分别推出燃料电池轿车和客车。
为促进燃料电池汽车行业基础设施的发展,德国工业气体设备生产商——林德公司已建成加氢站设备生产线,用于生产加氢机及其他相关设备。该生产线被认为是世界首条专业加氢站设备生产线,每年可生产50座加氢站建设所需要的设备。截至2015年,林德公司已经收到来自日本岩谷公司的一份28座加氢站的设备采购合同。采购设备将用于未来日本商业化加氢站的建设。林德公司通过建成生产线能最大程度地降低加氢站的投入成本,这将对燃料电池汽车的推广起到很大的促进作用。
在国内,随着氢能交通示范的发展,对氢能基础设施(包括固定加氢站和移动加氢站等)的需求也会越来越多。
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