中國儲能網訊：長期以來，中國氫能產業(yè)發(fā)展面臨著嚴重的供需錯配問題，而“銜接”上游制氫與下游用氫的儲運環(huán)節(jié)，成為制約氫能大規(guī)模商業(yè)化應用的突出瓶頸。
日前證券時報·e公司記者走訪氫能代表企業(yè)發(fā)現，隨著政策密集發(fā)力和行業(yè)標準逐步完善，氫能儲運環(huán)節(jié)正在迎來系統性變革：儲運裝備逐步升級，完善氫能管網布局，積極探索液態(tài)、固態(tài)等新型儲運形式。
業(yè)內人士呼吁，希望國家針對氫能儲運環(huán)節(jié)提供專項支持，盡快完善行業(yè)規(guī)范，并推動碳氫市場協同發(fā)展，全方位減少氫能的綠色溢價。
儲運容器升級降本
“中國的氫能燃料電池產業(yè)已處在‘1到10’的過渡階段，但仍在商業(yè)化前期，關鍵環(huán)節(jié)的商業(yè)化價值還未體現出來。”作為國產車載儲氫瓶廠商代表，中材科技（蘇州）有限公司執(zhí)行董事張元正向證券時報記者表示，氫能產業(yè)發(fā)展制約因素之一是氫氣的儲運成本。
作為中集集團旗下能化食品業(yè)務平臺，中集安瑞科是國內氫能全產業(yè)鏈布局的關鍵裝備制造商和工程服務商。據公司介紹，氫氣在常溫常壓下，具有分子式小、易散逸等特性，因此在制、儲、運、加、用的過程中，對技術和設備保障有很高的要求。
與傳統能源相比，氫氣生產和儲運需要投入較大的費用來確保高效和安全，目前階段整體成本仍較高。據華安證券預估，僅儲運氫環(huán)節(jié)就占氫氣總成本的30%—40%。
目前，國內氫能儲運以成本相對較低的高壓氣態(tài)為主要形式。而儲氫瓶作為重要的儲存容器，逐步從I、II、III型向質量密度更高、成本更低的碳纖維IV型瓶迭代。
2023年5月23日，國家標準《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》正式發(fā)布，意味著IV型瓶正式有標可依。
據測算，在同等35MPa壓力等級下，Ⅳ型儲氫瓶成本為2865美元，比Ⅲ型儲氫瓶反而下降27%，主要原因就在于III型瓶儲罐采用大量金屬鋁材料，而IV型瓶采用價格較低的高分子聚合物且用量較少，一般為塑料內膽。另外，包裹在內膽外部、增加強度的碳纖維占據IV型瓶主要成本，目前已經攻克了國產化難題，配套產業(yè)鏈體系已經形成。
“儲氫瓶的核心原材料碳纖維過往主要依賴進口，經過不懈努力，如今已經實現國產化。”張元正向記者表示，中材科技作為國內擁有70MPa IV型儲氫瓶生產資質并建成自動化生產線的企業(yè)，目前設計年產能達3萬只，正在聯合車企客戶做適配車型的定制化開發(fā)。
中集安瑞科也在積極布局Ⅳ型氫能車載瓶，公司與挪威Hexagon Purus合資建設的Ⅳ型儲氫瓶生產線已完工，進入生產許可取證和生產樣瓶階段。據介紹，合資工廠一期產能為2萬只儲氫瓶，總體廠區(qū)的規(guī)劃是10萬只，并預留擴產空間?！皬?024年6月起，Ⅳ型瓶將可以在國內市場開始銷售，在此之前，我們加強氫能Ⅳ型車載瓶在東南亞等海外市場的營銷布局和業(yè)務拓展?！敝屑踩鹂品矫嫦蛴浾弑硎?。
據悉，隨著更高壓力等級的Ⅳ型瓶在中國市場鋪開，配套設施也隨之跟進，當前新建的加氫站將適配壓力等級更高的加氫槍。
產業(yè)鏈適配高壓儲運
由于當前車載儲氫瓶成本仍然偏高，業(yè)內企業(yè)正持續(xù)探索儲氫瓶生產的創(chuàng)新工藝，以提升安全性，降低成本。
未勢能源科技有限公司董事長張?zhí)煊鹣蛴浾呓榻B，關于儲氫瓶碳纖維復材層成型工藝，目前大多數工藝是碳纖維在纏繞工序中通過樹脂膠槽進行浸潤后纏繞，將碳纖維和樹脂作為纏繞的兩種獨立原材料，行業(yè)通常稱為濕法纏繞工藝。
“未勢能源已經在嘗試干法纏繞工藝，提前將碳纖維、樹脂通過預浸工藝生產為預浸帶，后將預浸帶作為纏繞的原材料進行氣瓶纏繞，通過干法纏繞工藝可實現更高的纏繞效率和更好的產品穩(wěn)定性?！睆?zhí)煊鸨硎荆靠谖恢妹芊庑约夹g瓶頸較大，尤其是高壓氣瓶，是安全和氫氣泄漏的關鍵區(qū)，怎么實現瓶口閥、氣瓶閥座、塑料內膽的安全密封，已經成為儲氫瓶極其關鍵的技術。
隨著壓力的升高，儲氫密度也逐步提升，運輸成本逐步下降。中材科技方面預計，后續(xù)70MPa的Ⅳ型瓶將會明顯起量。另外，亞普股份也披露，公司已攻克70MPa IV型儲氫瓶技術難點，去年已經獲某主機廠批量訂單。
“隨著中國標準的完善、壓力等級的提升，高壓氫氣管束車的經濟運輸半徑也會隨之提升。”中集安瑞科高管向記者介紹，去年公司已經推出了國內首臺高壓30MPa管束車，相較20MPa高壓管束車，經濟運輸半徑翻倍，有效降低運氫成本；52MPa（運氫車）的運輸成本將會比20MPa進一步顯著下降。
目前，中集安瑞科生產的加氫站站用儲氫瓶組最高壓力等級可以達到103MPa。
儲氫瓶存儲壓力級別的提升對安全性提出更高要求。張?zhí)煊鹣蛴浾弑硎荆骸皻淙剂想姵仄嚢踩宰詈诵牡牟考褪前踩浚▋淦浚绻Q工作壓力70MPa，我們水壓爆破測試會做到190MPa以上，通過觀察瓶子破裂形態(tài)，是撕裂、碎裂還是哪里有泄漏，以此來改進設計。”
隆眾資訊氫能分析師高琳向記者表示，氫氣的儲運是高效發(fā)展氫能的關鍵環(huán)節(jié)，目前國內在保障其安全性方面不斷出臺相關政策，4月30日，全國道路運輸標準化技術委員會在交通運輸部網站發(fā)布了《氫氣（含液氫）道路運輸技術規(guī)范》（計劃號：JT 2023—03）的征求意見稿，文件規(guī)定了氫氣在道路運輸、裝卸安全、應急處置等各方面的要求。
液態(tài)固態(tài)儲氫蓄勢待發(fā)
除了儲氫瓶，更大存儲容量的儲氫罐也在推動中。
去年7月，中集安瑞科中標了內蒙古華電包頭市達茂旗制氫項目的儲氫設施工程、采購、施工（EPC）項目，負責打造內蒙古首座大型綠氫儲存球罐群，為綠氫一體化綜合項目的儲氫環(huán)節(jié)打造應用示范項目。
“華電項目實現當年中標，當年交付。隨著今年綠氫項目落地，電解槽需求釋放，更大容量的儲運需求凸顯，預計今年國內將迎來儲氫球罐招標高峰?！敝屑踩鹂聘吖鼙硎?。2023年中集安瑞科的氫能業(yè)務實現收入7億元，同比增長近六成，新簽訂單8.31億元，同比增長37%。目前中集安瑞科具備1萬立方米中壓氫氣球罐的建造能力，滿足可再生能源制氫項目的大規(guī)模儲氫需求。
相比氣態(tài)存儲，液態(tài)儲氫是通過高壓、低溫（-253℃）將氫氣液化，能儲存更高密度、更大容量的氫，也更適合中距離（300公里以上的城際間）低用量運氫。據測算，液氫體積密度為80MPa下高壓氣態(tài)儲氫的2倍多，但制冷耗能大、儲存成本過高。目前低溫液態(tài)儲氫主要應用于軍事航天等對氫氣純度要求較高的領域，并需要用到大量壓縮機。
隨著我國氫氣液化技術和產能的不斷提升，民用液氫儲運也在逐步落地。
去年，中集安瑞科成功下線了國內首臺商用液氫罐車；今年，中集安瑞科已經開工建造國內首臺液氫球罐，牽頭并參與多項液氫團標和相應罐車行業(yè)技術標準制定。另外，去年中科富海1.5噸/天的液氫裝置成功出海，國富氫能打造的中國首臺套年產10噸級液氫裝置落地齊魯氫能。
A股上市公司中，杭氧集團氫能源裝備產業(yè)基地項目日前啟動，成為浙江省內第一個液氫關鍵裝備制造基地，主要生產適用于液氫領域的低溫液體泵及低溫閥、氫液化膨脹機、液氫槽罐車、氫氣壓縮機等氫能裝備。
此外，富瑞特裝披露，公司氫燃料電池車用液氫供氣系統產品已完成樣品研發(fā)制造工作，力爭盡快完成進一步的產品性能檢測工作。公司募投項目“氫燃料電池車用液氫供氣系統及配套氫閥研發(fā)項目”達到預計可使用狀態(tài)日期，將延遲調整至2024年6月30日。
“目前國內液氫產業(yè)鏈進展較快，但在制取、裝備等環(huán)節(jié)尚不成熟，標準法規(guī)還有待完善。此外，液態(tài)和氣態(tài)氫氣儲運擁有各自應用場景，不存在取代關系?！睆堅蛴浾弑硎?。
另外，壓力較低、體積儲氫密度更高的固態(tài)儲氫領域也獲關注。固態(tài)儲氫是以物理吸附或化學氫化物儲存，目前技術以鎂基、釩基、稀土等合金使用為主。2022年3月份發(fā)布的《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021－2035年）》中就包括了固態(tài)儲氫，意味著國家將對固態(tài)儲氫（包括復合儲氫）進行重點研究。
去年，由上海氫楓能源技術有限公司與上海交通大學氫科學中心合作的噸級鎂基固態(tài)儲運氫車已經下線。上市公司中，寶武鎂業(yè)去年鎂基儲氫材料已經試制出產品，經客戶試用后，將逐步形成批量供應。
據介紹，鋼廠通過固態(tài)儲氫可以極大提升用氫的安全性，并能實現規(guī)模儲存與運輸，還能有效利用鋼廠的余熱供能，將極大推動鋼鐵從碳冶金走向氫冶金發(fā)展。
輸氫管網商業(yè)化啟動
華金證券電力設備與新能源首席分析師張文臣向記者表示，固態(tài)儲氫是采用了氫原子小可以滲透到金屬晶界的特性，該方案是安全的，但成本高，儲運氫的數量有限，不太適合大規(guī)模用氫。液態(tài)儲氫也需要高壓低溫等特殊的環(huán)境，成本較高，適合部分特殊的應用場景。相比而言，管道輸氫是解決氫長距離運輸可行的方案，且已有論證。
對于600公里以上的固定線路運輸，管道輸氫更為普遍。相比國內，海外氫氣管道起步較早，鋪設里程更長，成本也較低。
據統計，目前全球氫氣輸送管道總里程已超過5000公里，美國輸氫管道總里程已超過2700公里，排名第一，歐洲氫氣輸送管道長度也達到1770公里。而據氫界大數據平臺統計，截至2023年12月，我國已建成運營氫氣管道總長度超150公里，主要應用于化工園區(qū)內輸氫。
另外，歐洲陸上管道每100公里的氫氣運輸成本大約0.08至0.16元/公斤，遠低于中國，主要是因為歐洲管道的運輸量大，并且有60%由油氣管網改造而來，降低了建設成本。
旭陽集團氫能公司負責人表示，未來氫氣的運輸路線分為三種，即短途小規(guī)模的氣態(tài)運輸，壓縮氫氣為主；長途的國際氫交易，主流方式是把氫變成氨；長途大流量的輸氫，則需要液氫和管道運輸。
大型煤焦化工企業(yè)集團中國旭陽集團在全方位布局氫能產業(yè)鏈，是京津冀最大高純氫生產商及供應商。旭陽集團在氫能儲運提升方面，主要布局氫氣液化與長距離輸氫管道建設，致力于形成集約化、一體化氫能供應管網。
目前國內以天然氣摻氫運輸與管材研發(fā)為主要攻克方向，布局企業(yè)主要為國家管網、石化機械、渤海裝備等國央企油氣設備企業(yè)。管材上市公司東宏股份與浙大氫能研究院及東海實驗室合作，拓展高性能非金屬管道在輸氫方面的應用。此外，煤炭、天然氣企業(yè)也積極參與布局管道輸氫。
據泰興市人民政府網站披露，今年4月，由當地燃氣公司投資建設的天然氣摻氫站順利完成調試與試運行工作，成為我國首個天然氣摻氫項目商業(yè)應用項目。該項目按照天然氣體積的10%摻氫，年度氫消納量可達1000萬立方米，規(guī)劃最高每年將減少二氧化碳排放近5萬噸。
泰興天然氣摻氫站項目重點圍繞摻氫比例的標準、混合氣體對天然氣管道影響、混合氣體安全風險辨識與管控等進行了實踐推進，在環(huán)境和能源的雙重領域實現了融合與突破，為后期全國范圍內天然氣管道摻氫利用奠定堅實的基礎，并提供一體化整體解決方案。
政策層面，根據國家發(fā)展改革委、國家能源局聯合印發(fā)的《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，到2030年形成較為完備的氫能產業(yè)技術創(chuàng)新體系，規(guī)劃中提出統籌推進氫能基礎設施建設穩(wěn)步構建儲運體系，開展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點示范。
由于管道輸氫具有安全、便捷、輸量大的特點，氫氣管道將迎來廣闊的發(fā)展前景，但當前輸氫管道配套標準法規(guī)還待進一步完善。業(yè)內人士表示，目前國內對摻氫后的混合氣體的界定、管理標準、安全管控如何落實，對現有在役燃氣管道及終端用戶用氣設備的熱值及安全影響等都缺乏依據支撐，建議國家牽頭相應行業(yè)及企業(yè)，加快該方面的政策出臺。
上市公司中，東宏股份去年調整了定增方案，取消了新型柔性管道研發(fā)（氫能輸送）及產業(yè)化募投項目。對于取消募投項目原因，公司高管介紹，輸氫管道相關技術還需要進一步完成技術路線論證，國內非金屬輸氫管道行業(yè)產品規(guī)范、標準的制定整體處于萌芽階段。
呼吁加強專項補貼
在中集安瑞科負責人看來，2023年以來，國家已經著手系統梳理氫能產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的規(guī)定和標準，打通儲運行業(yè)“堵點”。
以IV型儲氫瓶生產資質審批為例，張元正總結國家審批節(jié)奏是“優(yōu)生優(yōu)育，逐步放開”，但相較燃料電池及材料部件等，儲氫瓶目前并不在補貼范圍內。另外，當前氫燃料電池產業(yè)執(zhí)行“以獎代補”的政策導向，但政策補貼的支持力度和范圍，以及落地的及時性和有效性需要進一步提升。
旭陽集團氫能公司負責人向記者表示，建議政策應該針對高壓氫氣儲運、液氫、氫能發(fā)電等環(huán)節(jié)進行專項支持。目前氫能全產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的零部件、材料以及相關設備等基本可實現國產化，但成本仍然較高，規(guī)模化亟需全產業(yè)鏈的降成本，需要對行業(yè)重點發(fā)展瓶頸環(huán)節(jié)進行專項支持。另外，建議政府維護氫能產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)中企業(yè)的有序競爭，協同碳關稅、碳交易、碳足跡等形式，為產業(yè)鏈賦能，加快“雙碳”目標進程。
除了政策支持，綠色金融也有望幫助氫能技術融入市場。中國工程院院士、清華大學碳中和研究院院長賀克斌在2024年香港綠色科技論壇表示，碳中和的關鍵核心技術目前還有50%沒有開發(fā)成熟和商業(yè)化，特別是在儲能、氫能和智能等領域。
在今年兩會期間，全國人大代表、億華通董事長張國強就建議通過碳市場賦能氫能產業(yè)發(fā)展。目前氫能的應用成本成為限制產業(yè)規(guī)模化應用的關鍵點，而碳交易將助力氫能推廣應用，降低綠色溢價。
張國強表示，應該盡快制定氫能產業(yè)碳排放行業(yè)基準及相關方法學開發(fā)，將“綠氫”的減排量納入全國碳市場中，以推動其降本增效，實現可持續(xù)發(fā)展，同時，可加強國際的碳排放標準合作，為未來發(fā)展國際氫氣貿易及應對碳邊境調節(jié)機制等國外碳市場政策影響奠定基礎。
中集安瑞科方面向記者表示，一些國家已經在探索將氫能納入碳市場交易體系，據悉德國計劃開設全球首個氫交易所。中國作為世界上最大的氫氣生產國和消費國，若將氫能納入碳市場交易，或將有助于推動氫能產業(yè)降本增效，通過市場機制激勵更多企業(yè)利用氫能源替代傳統能源，促進產業(yè)規(guī)?；l(fā)展，降低生產成本和能效，一定程度上能夠減少氫能的綠色溢價。不過，在實際操作中還需綜合考慮各種因素，比如價格波動、交易機制、政策措施等因素。
