加氫站與氫燃料電池汽車,先有雞還是先有蛋?

原標題:加氫站與氫燃料電池汽車,先有雞還是先有蛋?

作為氫能利用和發展的中樞環節,加氫基礎設施在氫能產業發展,尤其是燃料電池汽車應用場景中扮演著重要角色。氫燃料電池車與加氫站究竟是「先有雞還是先有蛋」,是氫能產業化途中繞不開的話題。
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2021年4月16日,海南首座加氫站正式投入運營。人民視覺  資料圖

近日由中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟(以下簡稱「中國氫能聯盟」)在京舉辦的「十四五」氫能產業發展論壇上,中國汽車技術研究中心首席專家方海峰介紹,經過多年努力,國內已基本構建起從制氫、燃料電池關鍵部件到整車相對完整的產業鏈體系,社會資本的投入積極性顯著提升。但行業仍面臨核心技術包括關鍵零部件缺失、加氫設施建設困難等突出問題。

他建議,應進一步明確燃料電池汽車的戰略導向,同時,從國家層面出台加氫設施建設的指導方案,以形成明確的超前供給體系。

北京低碳清潔能源研究院可再生能源中心技術總監何廣利也認為,加氫站等基礎設施建設先行,是氫燃料電池汽車推廣普及的關鍵所在。在國際上,氫能產業初期基本都是基礎設施超前發展。「以德國為例,德國有100多家氫站,走基礎設施優先,但是國內不太明確。」

加氫站發展中「先有雞還是先有蛋」的問題

方海峰在會上表示,隨著氫能應用技術的逐步成熟,燃料電池已被歐美日韓等國納入國家戰略的高度。據初步統計,截至今年2月,全球累計銷售3.4萬輛氫燃料電池汽車,1-2月銷量1800多輛,韓國、美國、中國、日本四國銷量超過90%。與國外一些企業主推氫燃料電池乘用車不同的是,國內當前以氫燃料公交客車和商用車為主,今年以來推廣主要集中在山東和安徽。

何廣利認為,最近幾年國內加氫站數量增長比較快。目前,國內加氫站在100座左右,但有相當一部分是更接近於設備的撬裝站,只能夠為示範燃料電池汽車提供臨時加氫,還達不到商業加氫站的標準。

另外國內加氫站呈現出壓力小、容量大的特點。國外加氫站中90%左右都是70兆帕的加氫站,而且是針對燃料電池乘用車設計建造,加氫能力在200公斤左右。但由於國內燃料電池汽車主要是壓力級別在35兆帕的燃料電池商用車(物流車、大巴車等),國內加氫站每天供氫需求在1000公斤左右。

何廣利稱,加氫站作為基礎設施,又同時是系統工程,其設計建造處於一個很被動的地位。

具體而言,在供應端,目前站外供氫面臨低壓氫剩餘問題。氣態運氫車的車載氫壓力在二三十兆帕左右,但壓力釋放到五兆帕以後,無法將氫氣供給到儲氫站,站內製氫可以解決運氫效率的問題,但對加氫站的建設又提出了新的技術要求;在需求端,車載儲氫的需求決定了加氫站的路線設計。「現在車載儲氫大部分都是用高壓,如果未來和高壓完全不同的車載儲氫在車輛上得到應用,現在高壓供氫的儲氫站就都不能用了。」何廣利說。

車輛成本和用氫成本均居高不下

與爭議雞和蛋哪個先哪個后相比,降低氫能使用成本,是更緊迫的問題。

方海峰坦言,整個氫燃料電池汽車產業的發展,除了技術瓶頸,高成本是另外一個制約因素。由於產業規模比較小、成熟度還比較低,無論是車輛成本還是用氫成本,都居高不下。

去年以來,各地方發展氫燃料電池的熱情持續高漲。方海峰稱,中汽研曾做過不完全統計,依據各地方發布的政策規範,2025年燃料電池推廣規模可能突破13萬輛,氫的需求將隨之大幅增長。

何廣利分析,一個儲氫量1000公斤,壓力級別為35兆帕的加氫站,在採用一部分進口裝備的主流情況下,成本在一千萬左右。

他指出,未來加氫站的商業化一方面要需要降低設備成本,另一方面,加氫站整體的運營技術進步和運營費用降低也是關鍵。「一個加氫站十年的周期,設備降低一百萬,可能還不如加註一公斤氫氣省0.3度電來划算。」何廣利說。

這個0.3度電怎麼省出來?

何廣利的策略是加氫站系統化。國內加氫站現有的設備在運行原則和運行策略上都是獨立的,設備處於頻繁啟停的工作狀態,對於設備的可靠性和性能有很大影響。保證加氫站系統化工作中穩定運行,是降低維護成本的有效途徑。

另外,何廣利特別提到,考慮到加氫站的實際使用情況,如果負荷率低、車型特定,橇裝式加氫站也是很好的商業化選擇。

燃料電池推廣要因地制宜

去年10月,中國汽車工程學會發布了我國節能與新能源汽車技術路線圖2.0版本。與1.0版本相比,更新版的路線圖對推廣車輛的數量目標提了更高的要求,2020年要達到8000-10000輛,2025年達到5萬至10萬輛,2030年和2035年之間實現百萬輛。

路線圖2.0對基礎設施規劃也做了相應更新,原先設定2025年和2030年的加氫站數量分別從300座和1000座提高到1000座和5000座,以適用商用車快速發展對供氫量和供氫網路密度的需求。

去年11月公布的新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)提出,提高氫燃料制儲運經濟性、推進加氫基礎設施建設。該規劃要求深化「三縱三橫」研發布局:縱向要布局燃料電池汽車整車技術的創新鏈,橫向推進燃料電池系統的應用支撐技術的攻關,在產業融合方面提出支持有條件的地區開展燃料電池汽車商業化的示範應用。

「因為燃料電池的推廣受資源限制,所以明確不是全國各地遍地開花,更注重強調怎麼因地制宜,更聚焦具有產業基礎,包括氫能資源,及具備相應應用場景的地區。」方海峰說。

在未來加氫站的配置發展方面,何廣利提出了幾方面看法。

對於氫能站的商業化,站內儲氫必不可少。如果加氫站不配備儲氫罐而選擇直充,加氫站的加註能力以及加註速度直接由壓縮機的排量決定,隨著使用過程中氫氣壓力的降低,加氫站的加氫速度會逐漸降低。另外直充存在加氫時車載儲氫過壓的安全性問題。

在氫氣加註上,由於面向的車型存在差異,加氫時車載氫剩餘量狀態不同,未來商業化加氫站需在動態調整中,需要通過加註協議,保證加氫環節中溫度,壓力等各參數滿足標準。目前,國內加氫機的研發遵循的是國際上被普遍認可的協議,國內暫時缺乏相關協議的擬定。

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