通过监管改革提升氢气运输效率及经济性-凯发k8旗舰厅

氢能首席观察按:浙江温岭槽罐车爆炸事故打破了我国危化品运输行业的平静。输运又是当前制约氢能全产业链经济性的关键环节,如何在安全的前提下提高经济性一直是政府及业界孜孜以求的目标。

目前,韩国一个普通加氢站的年度运营成本约3.2亿韩元(约187万人民币)。其中,最大的部分是氢气购买成本。目前在韩国国内销售的氢气价格为8,000韩元/公斤(约46.7元/公斤),这是政府为满足与汽柴油车竞争而制定的政策。根据韩国政府的氢经济发展路线图,2022年氢气价格将降低到6,000韩元/公斤。目前市场上的氢气零售价为6,000-7,500韩元/公斤,留给加氢站利润仅为每公斤1,000韩元(年购置成本在1.7亿韩元左右),难以覆盖站内进口设备的维护成本以及人工成本。政府补贴遥遥无期,加氢站降本需求迫切。

改革契机

4月23日,韩国政府召开了国务检查及协调会议,提出“在环保车(氢气、电动车)领域率先打破限制的发展蓝图”。其中,与氢气价格密切相关的“氢气的生产、运输、储存和利用”领域备受关注。

“监管突破”的要点是到2024年将运氢管束拖车的压力和容积标准限制从现行的45mpa和450升提高到70mpa和1,400升水平。同时明确表示,将制定可使用液氢的安全标准。

4月,韩国晓星与林德宣布建设全球最大液化工厂的计划;5月现代宣布投资德国有机液体储氢公司hydrogenious lohc technologies,但相对于这两种前瞻性布局,如何迅速提高短距离气态氢的输运效率更为实际。

韩国最大的氢气生产企业德阳拥有每小时19万标方(约17吨)氢气生产能力,产品供应蔚山、丽水、瑞山的石油化工园区以及部分加氢站。该公司拥有管束拖车超过200台,生产的氢气通过18或20mpa(i型)拖车运送,运氢效率很低——25吨重的管束拖车仅载300公斤氢,占总重量的1.2%。所以,蔚山或丽水生产的3,000韩元/公斤(17.5元/公斤)氢气运至目标市场后的售价高达7,000韩元/公斤。如果能将运输能力增加1倍,则成本至少有望下降一半。

根据韩国现行《高压气体安全管理法》(kgs ac419)的安全标准,iv型瓶的体积上限为450升,如果将这一限制提高到1,400升,将大大降低氢气供应价格。

全球发展趋势

(林德50mpa管束拖车)

全球氢气输运的趋势是通过增加单次运输的氢气量来提高运营效率。

美国hexagon lincoln已开发25mpa的iv型容器,并实现管束车商业化装配,储氢量可提升至885公斤。

美国quantum fuel systems开发了70mpa10英尺iv型容器,该容器采用混合工艺——自动纤维铺放(afp)的卷绕方法,相比单个卷绕方法重量降低了15~23%。

林德公司已经开发并运营了一种50mpa复合材料压力容器(垂直加载),单次最多能运输1.1吨氢气。

类似工作还有挪威umoe。

韩国也不例外。2019年10月,工业部启动“一吨氢气运输用容器开发”课题——开发使用预浸料丝束压力容器(70mpa,1,400l)且氢气运输量总计超过1吨,重量不超过20吨的管束拖车。乐天,韩国全州市碳汇聚技术研究所和韩国天然气安全公司均参与其中,该研究有望将氢气输运成本降低63%。

鸡与蛋的纠结

降低加氢站成本最有效的方法是提升需求。大规模部署氢燃料电池汽车可以有效提升利用率,但这需要时间,也反过来对氢气价格有前置要求。现代汽车将nexo今年在本土市场的销售目标定为10,000辆,4月销量达到795辆,创下了月度最高销售记录。

根据韩国政府的氢经济发展路线图,到2025年,总共将投用130,000辆燃料电池汽车,包括12万辆乘用车和10,000辆商用车。为此,2022年在韩国全国范围内要部署310个加氢站,日加氢量有望从250kg增加到超过400kg。

如果不扩大加氢基础设施,就很难增加氢燃料电池汽车的销量。按计划增加加氢站数量则必须有效降低其运行成本,重点在于增加管式拖车的运输量以降低氢气的购买价格。“监管突破”的关键是将管束车的重量从40吨减少到20吨,并将压力从20mpa提高到70mpa。仅在首尔,超过32吨的车辆就无法通过桥梁,立交桥,一般道路或隧道。从法律上讲,运输氢气的40吨重的管束拖车进入市中心通常也是不可能的。

新的市场机遇

监管的变化创造了新的市场。

随着现有管束拖车从20mpa提升至45mpa和450 升,众多公司正在积极开发满足这一要求的新型管束拖车并将其商业化。到目前为止,nk是韩国唯一一家专门生产管束拖车的公司。但韩华,乐天,一津和bitcovice等公司正在涌入这一市场。

hynet是2019年3月成立的专门从事加氢站建设及运营的公私合营组织。该组织计划为每个加氢站配置一辆管束拖车,以降低氢气的购买价格。目前,其已与nk签署了19辆管束拖车供应合同,并在讨论进一步批量购置。hynet的目标是到2022年总共建造100个加氢站。韩国天然气公司的目标是到2030年建立25个制氢基地,计划到2022年、2025年和2030年分别购买管束拖车140辆,100辆和260辆,共计运营500辆。

韩国国务检查及协调会议四天后,贸易工业和能源部立即采取了行动。4月27日,2020年第一届工业融合管制特别审议委员会议通过了关于“高压、大容量储氢复合材料容器”的实证议程。

nk的标配产品是i型储氢容器(20mpa)的管式拖车,另外还提供25mpa的管式拖车。最近,nk参与了韩国首次使用配备有1,700l储氢容器(iv型)的管束拖车(35mpa)实验,主要内容是通过运输和卸载氢气来验证高压和大容量复合容器的安全性。该项测试表明,总运输能力将提高80%,每公斤氢的运输成本有望下降50%。nk计划将与其合作的挪威umoe旗下42mpa储氢容器(iv型)本地化。

为nexo生产储氢容器的iljin复合材料计划于2020年第四季度将大容量氢气运输容器“tube skid”(45mpa,450升)投放市场。该产品有助于将现有运氢车辆长度减少至10米,重量降至28吨,运输量增至500公斤。

(韩国正在开发的紧凑型密封管束拖车)

另一方面,使用轻量化iv型容器的管束拖车价格将比现有的20mpa管束拖车价格高一倍以上。与此同时,现有的制氢公司也被迫进行新的投资,例如推出适用于新型氢管拖车的压缩机。韩国部分厂商正在探讨通过引入中国廉价的管束拖车来推动国内产业链成本的降低,但这受制于售后管理、复检、质量稳定性等。

70mpa压力很大,技术最先进的德国仅研发了55mpa的管束拖车容器。这不仅仅是解决法规问题。压力或体积越高,容器的质量要求越高,很可能会在意想不到的地方引起问题。对此,安全必须放在首位,积极稳妥仍是主流声音。

(图文来自sung jae-kyung)

文章来源:https://new.qq.com/rain/a/20200620a0ejws

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