國產液氫“民用”啟動

 

2022年以來，隨著我國企業加大了在液氫領域的投入，在民用液氫項目及液氫裝備國產化方面取得了明顯進步。但需正視的是，目前民用液氫仍處于產業化初期，存在的挑戰也不容忽視，比如：國家對液氫管制較為嚴格，國內液氫核心裝備性能有待提升，下游應用較少，液氫的經濟性優勢不足等。

 

那么，民用液氫距離真正商業化到底還有多遠？

 

發展節奏正加快

 

長期以來我國民用液氫領域發展緩慢。此前，我國液氫主要服務于航空航天等領域，液氫工廠數量和產量均落后于歐美國家。而在民用液氫方面，更是幾乎空白。近兩年來，業界對液氫行業的關注度明顯提升，特別是2022年以來，民用液氫項目以及液氫裝備國產化方面頻傳相關消息。

 

在民用液氫項目方面，我國首座大型商用液氫工廠——空氣化工產品（浙江）有限公司海鹽氫能源和工業氣體綜合項目的一期工程，已于2022年11月實現110千伏空氫變電站竣工投產。預計液氫工廠將在2023年建成，投產后日產量將達30噸，有望成為亞洲液氫日產能最高的工廠。

 

此外，另一個日產30噸的液氫項目也已簽約。2022年6月，呼和浩特首個萬噸級綠色液氫能源項目-空氣產品久泰高效氫能綜合利用示范項目簽約，將依托久泰現有產業豐富的尾氫資源，建成日產30噸液氫能源項目。

 

在液氫裝備方面，多年以來，美國一直對中國禁運與大規模液氫生產和儲運相關系統裝備和組件、測試檢測與生產裝備、材料、工藝技術，也限制其盟國向中國出售設備和技術，國內氫液化設備與國外還存在一定的差距。在國家大力發展氫能的風口下，多家液氫裝備企業積極發展自主技術，讓國產化液氫裝備乘風而起。

 

近期，中科富海首套具有自主知識產權的國產1.5TPD氫液化裝置調試成功，有助于打破國外氫液化裝置對于我國的封鎖；太鋼國內首發液氫專用不銹鋼產品并通過相關認證，填補了國內民用液氫壓力容器用不銹鋼的空白；國富氫能首臺民用大型液氫儲存容器已開工，儲氫量超過14噸，實現大型液氫儲存容器民用領域“0”的突破。

 

隨著液氫項目的發展，液氫加氫站項目也將逐漸推進，開發液氫加注等關鍵技術設備將是大勢所趨。國家能源集團低碳院開發的全球首個基于潛浸式高壓液氫泵的液氫加注技術開始進行加氫商業示范；浙能航天氫能自主研發的液氫-氫氣冷卻器一次性通過出廠測試，標志著國產裝備在液氫加氫站關鍵設備自主化研制方面取得了階段性成果。

 

這一些列自主新技術的研發與運用，標志著我國在液氫儲運裝備上邁上了新的臺階，也將進一步推動我國民用液氫商業化進程。

 

液氫儲氫的幾大優勢

 

眾多產業鏈企業在液氫上展開布局，源于液氫在儲運上有天然優勢。“民用液氫的市場價值主要集中于兩方面，首先是氫能產業鏈上游綠氫需要長途或跨地區轉運，另外就是應用端客戶需要高品質純氫。”一家布局液氫企業的CEO向高工氫電表示。

 

液氫因在單位質量和單位體積儲氫密度上具有絕對優勢，可有效解決國內部分地區氫能供需錯配問題。近年來，綠氫項目持續火熱，我國在內蒙古、吉林、甘肅、寧夏、新疆等地建設了大量可再生能源制氫項目。這些制氫項目可以為我國氫能產業提供所需的氫源，但我國氫能應用集中在東南沿海地區，供氫端與用氫端存在嚴重的地域不平衡問題。在輸氫管道建設嚴重滯后的情況下，目前超長距離安全運輸首選方式便是液氫。

 

而且液氫品質的優越性也是高壓氫所不能比擬的。除了氦氣之外所有的雜質氣體遇到液氫都會凝固分離，因此液氫汽化后直接獲得超純氫，這一品質可以從上游液化一直保持到應用終端，對燃料電池動力系統的長壽命、高性能保證具有重要意義。

 

此外，液氫在35噸以上重卡等大功率氫燃料電池應用方面優勢非常明顯。大功率長距離行駛里程的重卡往往需要50-80kg的車載儲氫量，如果采用高壓氫瓶，即使是70MPa氫瓶，也需要5-8個250L的大容積氫瓶。而使用液氫瓶只需要一個0.8-1.3m³的液氫燃料罐，不僅能夠滿足重卡的長距離里程，而且車載液氫燃料還可以采用液氫冷能回收為大功率電堆強制冷卻，使得重卡電堆的設計可以更加緊湊、高效、長壽命。

 

綜上所述，液氫的應用適合于大規模儲運場景，其經濟性體現終端的高密度儲氫和高品質利用，以及在綜合能耗的降低等方面。

 

距真正商業化還有多遠？

 

液氫相比于高壓氣態儲氫更加適用于氫能的規模化、商業化供應。液氫技術路線或將成為國內民用氫能開發應用的重要技術方式之一。但是長期以來我國民用液氫領域發展緩慢，與國外相比還存在著顯著差距。

 

國內一家布局液氫企業的氫能技術中心總監告訴高工氫電：“目前，國內在民用液氫的很多細分領域都處于拓荒期，液氫發展仍存在諸多挑戰，例如液氫政策和行業標準不夠完善，國產液氫核心裝備需要進一步攻關，液氫工廠投資大建設周期長，民用產業鏈與應用幾乎處于空白狀態，成本控制需要進一步提高等。”

 

在政策方面，雖然在2021年發布了《氫能汽車用燃料液氫》、《液氫生產系統技術規范》和《液氫貯存和運輸技術要求》三項國家標準，不過對比我國液化天然氣的國家標準，液氫相關標準從數量到涵蓋的范圍仍有差距，未來還需要完善液氫制、儲、運、加、用等一些列相關標準。

 

在液氫核心裝備方面，近年來國產裝備的自主化取得了一定進步，尤其是國產液氫儲存容器和管閥設備已經在部分項目中得到了實際應用。但由于過去關鍵技術受到國際嚴格封鎖，國產氫液化裝置、液氫球罐、液氫加氫站成套裝備及氫膨脹機、液氫泵等關鍵零部件，與國外先進水平差距明顯。尤其是每天5噸以上的工業級大規模氫液化的核心技術和設備的國產化亟需精進。

 

在液氫工廠建設方面，由于液氫屬于重資產行業，當前正從實驗規模走向工程級規模，對投資企業的要求較高。尤其是氫液化工廠的前期設備投資較大，而且液氫工程建設周期長，從立項、生產到應用至少需三年，使得我國液氫產能規模上升緩慢。

 

在液氫的應用方面，長期以來，中國的液氫技術和設備一直局限于航空航天和軍事工業。由于民用領域的相關技術和設備缺乏，導致對液氫的需求量較低。民用液氫需求量較低，液氫產能規模上升緩慢，又使得液氫民用化、商業化發展舉步維艱。此外，國內液氫生產和儲運產業鏈尚未真正實現規模化建設，液氫本身的經濟性也還有待提升。

 

“現在液氫還處于產業化初期階段，在液氫推廣過程中，不可避免地會遇到質疑和唱衰。這需要整個產業鏈上的企業秉持著‘綠色、安全、經濟’的發展原則，齊心協力推進項目示范和行業整體優化，不斷擴大規模形成產業良性發展。液氫產業繼續保持快速發展的勢頭，有望在5年后實現大規模商業化應用。”這位氫能技術中心總監表示。