鉅大LARGE | 點擊量：1222次 | 2019年07月25日
技術(shù)路線各異 氫能儲運瓶頸如何破解？
作為氫能供應(yīng)的必經(jīng)環(huán)節(jié)，氫能儲運備受關(guān)注。前一步怎么儲，決定著后一步怎么運，但無論哪種儲運方式，降成本都是當(dāng)務(wù)之急。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，未來供氫模式不會局限于某一種，而是一個包括多種技術(shù)路線的綜合供氫網(wǎng)絡(luò)，而氫能儲運方式要匹配其最適合的應(yīng)用場景。
一個月前發(fā)生在挪威奧斯陸郊外的加氫站爆炸事故原因日前終于查明——主要是在高壓儲存裝置的氫氣罐中，某個特定插頭裝配錯誤所致。
一個“小小”的插頭導(dǎo)致嚴(yán)重事故，這不是危言聳聽。在其背后，更涉及氫能儲運的“大問題”。多位業(yè)內(nèi)人士向記者坦言，除前端制氫、后端加注外，從制氫地到加氫站的中間環(huán)節(jié)，如今也越來越受到重視。在現(xiàn)有條件下，儲運已成為影響氫能應(yīng)用的主要瓶頸之一。
繞不開的儲運環(huán)節(jié)
現(xiàn)有方式各存利弊
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
以氫燃料電池商用車為例，應(yīng)用瓶頸“不在兩頭，在中間”——日前在2019世界新能源汽車論壇上，中國科學(xué)院院士歐陽明高這樣強調(diào)。
所謂“中間”，是指氫能儲運和加注的環(huán)節(jié)。歐陽明高認(rèn)為，隨著后期大規(guī)模的推廣應(yīng)用，及燃料電池發(fā)動機(jī)技術(shù)的逐漸成熟，供應(yīng)將不再是問題。相比之下，產(chǎn)業(yè)難題聚焦于儲氫、運氫及加注環(huán)節(jié)。
“氫氣的儲存和運輸不分家，前一步怎么儲，決定著后一步怎么運。由于政策要求，我國目前暫不允許在加氫站內(nèi)直接制氫，因此儲運作為氫能供應(yīng)的必經(jīng)環(huán)節(jié)，值得關(guān)注?！北本┑吞记鍧嵞茉囱芯吭盒履茉粗行闹碇魅魏螐V利告訴記者。
記者進(jìn)一步了解到，氫氣的儲、運目前均分為氣態(tài)、液態(tài)及固態(tài)三種主要方式。由于密度、設(shè)備、體積等條件不同，上述方式也各有利弊。
以低溫液態(tài)方式為例，北京海德利森科技有限公司總經(jīng)理鞏寧峰介紹，作為全球研發(fā)重點，液氫具有高密度、體積小等特征，能夠使儲運變得簡單，尤其可滿足遠(yuǎn)距離、大運量的需求?！暗瑫r，要把氣態(tài)的氫變成液態(tài)難度較大，所需容器設(shè)備要求很高。此外由于政策因素，我國暫無民用液氫的運輸案例?！?/p>
氣態(tài)儲運方式，目前在我國應(yīng)用最為普遍。簡單來說，先將氫氣壓縮到一個耐高壓的容器里，再通過長管拖車或管道進(jìn)行運輸。鞏寧峰表示，在技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，氣態(tài)方式也面臨輕量化、高壓化及質(zhì)量穩(wěn)定等新的挑戰(zhàn)。
固態(tài)儲運則是以金屬氧化物、納米材料等作為載體。雖存在操作便捷、安全性高及儲氫體積密度大等先天優(yōu)勢，但這一方式尚處小范圍應(yīng)用的攻克階段?！拜d體的體積膨脹、傳熱、氣體流動等任一因素，均有可能影響儲運效果?！膘枌幏宸Q。
技術(shù)路線各異
卻共同面臨經(jīng)濟(jì)性制約
針對不同方式，業(yè)內(nèi)長期爭論頗多且未有定論。但多位人士仍同時指出，無論對于哪種方式，降低儲運成本都是當(dāng)務(wù)之急。其制約因素，包含了儲運技術(shù)、設(shè)備水平、應(yīng)用規(guī)模、運輸半徑等多種因素。
“未來，技術(shù)、安全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(jì)性。”國際氫能協(xié)會副主席、清華大學(xué)教授毛宗強直言。例如液氫，雖有其優(yōu)勢并受到很多追捧，但也要看到，制造液氫的成本目前并不算低。“運輸環(huán)節(jié)省錢了，制造液氫卻要花費高昂代價。綜合來看，經(jīng)濟(jì)性仍待進(jìn)一步提高?！?/p>
鞏寧峰對此表示贊同。他稱，日、美、德等國家，現(xiàn)已將液氫運輸成本降至高壓氫氣的1/8左右，并不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍?！安豢煞裾J(rèn)，低溫液氫運輸是未來一個大方向。但在我國，受制于技術(shù)、設(shè)備水平，液氫轉(zhuǎn)化成本相對偏高，短期內(nèi)在民用領(lǐng)域推廣不太可能?！?/p>
除了技術(shù)，何廣利認(rèn)為，規(guī)模是影響經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵之一?！半S著不斷進(jìn)步，技術(shù)、設(shè)備等層面的問題將逐步解決。但要想真正降低成本，充分認(rèn)識‘大氫能’的概念是前提。”
在他看來，車用只是氫能發(fā)展的一個方面，作為清潔、高效的二次能源，氫能應(yīng)用范圍理應(yīng)更廣。“‘大氫能’概念，意味著氫絕不單單供給燃料汽車。反過來，只有應(yīng)用規(guī)模上來了，基礎(chǔ)設(shè)施才能真正完善，從而實現(xiàn)車用氫能儲運等成本的分?jǐn)?、降低。這也是為何在當(dāng)前條件下，各條儲運路線均難真正實現(xiàn)降成本。”
鞏寧峰認(rèn)為，由于規(guī)模有限，不同技術(shù)路線的運輸半徑也有待驗證。“比如高壓氣態(tài)運輸，在100-200公里半徑內(nèi)尚具備經(jīng)濟(jì)性。再遠(yuǎn)的話，運輸成本將呈幾何級增加，從而造成不經(jīng)濟(jì)。但這個半徑到底是多少，還需通過實踐驗證?！?/p>
適應(yīng)不同應(yīng)用場景
儲運“暗藏”更多選擇
究竟什么樣的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效且經(jīng)濟(jì)的氫能儲運？
在何廣利看來，現(xiàn)有儲運技術(shù)、裝備逐漸走向成熟，關(guān)鍵在于找到真正適用的方式，并在達(dá)標(biāo)基礎(chǔ)上降低成本?！敖Y(jié)合用能需求、供氫網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)發(fā)展等因素，未來供氫模式不會局限于某一種，而是一個綜合供氫網(wǎng)絡(luò)包含不同路線，并站在全生命周期的角度來考評其效率?！?/p>
中國氫能聯(lián)盟日前發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書（2019版）》也預(yù)測，氫能儲運將按照“低壓到高壓”“氣態(tài)到多相態(tài)”的方向發(fā)展，由此逐步提高氫氣儲存和運輸?shù)哪芰?。遠(yuǎn)期（2036-2050年）來看，高密度、高安全儲氫將成為現(xiàn)實，完備的氫能管網(wǎng)也將建成，同時出臺固態(tài)、有機(jī)液態(tài)等儲運標(biāo)準(zhǔn)及管道輸配標(biāo)準(zhǔn)作為配套。
“談及氫能儲運，常有觀點將其類比天然氣儲運，我想這不一定合理?！焙螐V利進(jìn)一步提醒。天然氣作為一次能源，在哪里發(fā)現(xiàn)、從哪里運出，儲藏地就是“起點”。氫能則是二次能源，只有原料地，而沒有儲藏地一說。也正因此，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，或是制成某種中間體之后，再運出、制取。三種完全不同的方式，將帶來不一樣的效果。但目前，討論更多的只是先制氫、再運輸?！?/p>
何廣利表示，氫能其實更適合參照電的供應(yīng)模式。到底采取集中還是分布式供電，到底直接輸電還是先運煤、再發(fā)電，還要根據(jù)需求而定。“至少目前來看，沒有哪一種方式占了絕對優(yōu)勢，或者說以后一定要走某條路。面對選擇，我們還需科學(xué)論證、謹(jǐn)慎對待。”
