「上港集箱」加氢站加速结网 储运“卡脖子”难题待解

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    在“碳达峰”、“碳中和”目标之下,能源结构亟待调整,作为一种清洁能源,氢能应用前景渐次展开。 

「上港集箱」加氢站加速结网 储运“卡脖子”难题待解

在“碳峰化”和“碳中和”的目标下,能源结构亟待调整。氢能作为一种清洁能源,应用前景正在逐步扩大。

近日,大型能源央企开始加快推进氢加气站,氢能产业链各环节迎来各方资本布局。为此,证券时报E公司记者采访了业内多位人士,走访了广东省佛山市佛罗路加氢站,了解行业现状、瓶颈和未来前景。

加氢站是上游制氢和下游氢气消耗的核心环节,但在建设过程中仍需配套车辆、站场和燃气,以降低氢气成本,提高服务饱和率。“国家队”的进入,有望推动这一基础设施的普及。

在产业链上游,氢气遇到了“卡脖子”的储运环节,氢气价格数次上调,阻碍了氢能的推广。业界积极探索各种储氢解决方案。同时,安全高效的车载储氢瓶也成为破解游戏的关键。

加氢站利润问题亟待解决

大型能源中心企业最近加快了氢加气站的布局。中国石化集团公司(以下简称中石化)近日透露,“十四五”期间,计划布局1000座加氢站或油氢联合站。这个规模大约是2020年底中国加氢站总数的8倍。

中国石油天然气集团公司(以下简称中石油)也进入了加氢站领域。2月7日,中国石油首个加氢站——太宰城服务区加氢站投入运行。该站位于2022年冬奥会崇礼赛区,旨在建设冬奥会交通服务车辆。根据《中国石油报》,2021年,公司还计划在河北、北京建设3个冬奥会氢加气站;未来,全国将有50个加氢站投入运行。

加氢站的“两桶油”布局向业界发出了积极的信号。作为氢能产业链的基础设施,氢加气站的建设具有“军马不动,粮草先行”的含义。从去年开始,中国的加氢站数量在出现爆炸,据中国氢能联盟统计,截至2020年底,中国已建成127个加氢站,比上年增长约92%。

国内氢能产业的特点是围绕示范城市集群分布。其中,广东省佛山市更早布局氢能产业,佛山首个氢加气站于2019年1月在禅城区佛山罗路落地。据公开信息,佛山罗路加氢站由佛山汽车运输集团有限公司(以下简称佛汽集团)规划建设,占地约2000平方米,总投资约2000万元,设计日加氢能力1000公斤。

证券时报e公司记者来到现场,发现佛罗路加氢站位于佛齐集团的公交停车区,设有两个加氢岛。下午两个小时,佛山来的氢气公交车排队加油。这些客车由梅津能源的子公司佛山飞驰汽车制造有限公司生产和运营。公交车到站后,车站工作人员会注入18公斤氢气,压力为35兆帕,大约需要10分钟。

据现场工作人员介绍,佛山仍然存在车多站少的困境。“氢加气站还没有普及。佛山目前有6个加氢站在运行,一些新的站正在建设中。就现有车辆而言,他们相当紧张。我们站基本上是24小时运营,每天100多辆车,包括公交车、面包车,加氢供应已经有点困难,机械损耗也比较大。”现场工作人员告诉记者。

价格向下游传递也提高了氢能汽车的使用成本。记者了解到,目前佛洛站氢气价格在80元/kg左右,一辆氢气公交车加满需要几千元,可以开一天,大概200-300公里,但是夏天开空调会降低续航里程。这个价格水平比燃油高很多。

对于投资建设运营商来说,在上下游产业链还没有完全打开的阶段,中间环节的加氢站需要靠两端。上海氢丰能源有限公司在全国范围内规划了氢加气站的投资、建设和运营。该公司董事长助理曹骏告诉记者,车、站、气的联动是加氢站盈利的关键。靠近气源可以降低氢的成本,靠近市场可以提高氢加气站的饱和率。此外,还需要一支专业高效的运营团队。

“目前我们河南省布局比较多,因为当地氢能车比较丰富,济源和新乡的氢资源也很丰富。去年年初,我们与宇通客车和郑州客车合作建设了三个加氢装置

站,为郑州200多辆车提供服务。我们贴着用户的需求来提供定制化的服务,他们的车就固定在我们站内加氢。”曹俊表示。

    即使有合适的选址,拿到建站所需的土地审批也绝非易事。全国人大代表、长城汽车总裁王凤英在近期两会上提到,加氢站建设审批程序复杂,涉及到工商、住建、安监、消防等等多个部门,主管部门不明确,政策体系不完善。

    曹俊也感受到,在上海等城市,城市规划已经比较成熟,变更土地属性来做加氢站,相对难度更大。他介绍,氢枫能源的解决途径一是为需要用氢的工业项目做配套,在现有的场地内建设内部站;二是与中石油、中石化等能源公司合作,将传统加油站改建为油氢混建站。

    “这也是‘国家队’的优势所在,他们现有存量站比较大,可以选其中一小部分改造,土地成本优势明显,审批取证难度相对较低,上量速度会快很多。此外,他们通过油站的良好经营,可以提前布局氢站,以油养氢,即使短期内运营不起来,对企业本身经营影响不大。但我们不会选择在当下没有足够客户使用场景的地区投建加氢站。”曹俊表示。

    储运环节抬高成本

    用氢成本高企是制约氢能推广的重要因素,但氢气本身的价格其实并不昂贵。

    目前制氢技术路线按原料来源主要分为化石原料制氢、化工原料制氢、工业尾气制氢和电解水制氢几种。国联证券分析指出,由于国内煤炭资源比较丰富,因此主要使用煤制氢技术路线,占全国制氢技术的60%以上。

    “焦炉气制氢成本是目前主流的规模化氢气制取成本中最低的方式之一,并且技术成熟,无需复杂的工艺。”美锦能源董事长姚锦龙向记者介绍,焦炉气是炼焦过程中释放的副产气体,氢气含量达到50%以上。焦炉气在分离之后主要用于向城市管道供应煤气,以及用于一些化工品的制取。要制取氢气,采用变压吸附技术(PSA)对焦炉气进行提纯即可。

    不过,出厂后的氢气经过储运环节,价格便翻了几番。业内认为,氢燃料消费价格需要至少低于40元/公斤才能与燃油车竞争,但是剔除补贴因素,当前氢燃料主要使用成本达到60元/公斤。在广东等氢气资源匮乏、需求又旺盛的地区,氢气消费价格甚至是平均价格的1.5倍。

    姚锦龙介绍,氢能的存储方式主要有低温液态储氢、高压气态储氢、固态储氢和有机液态储氢等。其中,高压气态储氢是目前最常用并且发展比较成熟的储氢技术,具有结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快的优点,且成本较低。

    固态储氢方能够实现储存体积密度大、操作容易、运输方便、成本低、安全等,特别适合于对体积要求较严格的场合,如在燃料电池汽车上的使用,是最具发展潜力的一种储氢方式。但储氢材料种类非常多,基本都处于研究阶段,均存在不同的问题。液氢运输或者有机液体运氢可能会是未来长距离运氢的主要方式,但仍需面对综合成本问题。

    也有业内专家认为,随着氢能大规模应用,氢气储运结构需要以大规模管道运输为主,配合液氢、高压气态储氢、固体储氢等多元化方式,就像此前天然气行业的发展路径,起初也是从长管拖车为主,随着基础逐步完善,成本也不断降低。不过,这一路径需要巨大的前期投资。

    目前氢气储运环节大部分由第三方物流公司来负责。阳煤化工相关负责人对记者表示,这是由于氢气的储运属于高压作业,安全压力大;此外,氢燃料电池对氢气的纯度要求较高,维护难度高,而且相较于制氢方和用氢方,第三方物流公司具备规模优势和专业化管理,综合成本低。制氢方和运氢方自己做储运,成本较大。

    综合来看,在制备成本基本可控的前提下,如何提高氢气的储存性能和运输效率成为氢能网络建设的瓶颈问题。鉴于目前氢气储运技术限制和成本约束,氢气的应用主要还是围绕氢源地来做规划,周边不超过200公里为宜。

    针对储运这项产业链“卡脖子”的环节,氢枫能源目前和上海交大丁文江院士团队共同设立合资公司,推广镁基固态储运氢设备,能够将现有长管拖车的单车储氢效率提升四倍,大大降低储运成本,预计今年下半年能正式上路。

    中集安瑞科副总经理杨葆英表示,降低储运成本需要整个产业链共同努力,包括长管拖车需要增加效率,站内卸氢率提升、压力等级等改进等。“预计随着下游大规模的应用,也通过示范城市奖励积分政策实施,产业链上各家共同努力,氢气到站价格降到35块钱,应该是第一步会实现的,也将更有竞争力。”

    储气瓶变革

    当前,下游燃料电池汽车的应用推广,成为推广氢能的主要抓手,而安全高效高密度聚乙烯的车载储氢瓶则成为破局关键。

    高压气态氢储输作为目前全球氢气储输的主流路线,通常采用长管束或瓶组。其中,欧洲、日本、美国等主要使用IV型储氢瓶,采用塑料内胆,可达到70MPa,而国内主要采用III型储氢瓶,采用铝内胆,考虑运输安全等因素,通常以30、35MPa为主。

    有研究机构测算,如果将国内采用20MPa运输标准提高到欧美国家常见的50MPa,单车次氢气运输量预计将提高3倍,成本有望下降一半。

    虽然国内车用IV型储氢瓶使用并未正式放开,产业资本已经开始积极布局。

    中集安瑞科作为LNG储运装备龙头,公司自2006年起开展氢能业务,拥有高压管束运氢车、液氢储罐、加氢机等相关设备。上市公司负责人向记者介绍,相比于III型瓶,IV型瓶的塑料内胆具有优异的抗氢脆腐蚀性、更轻的质量、更低的成本及更高的质量储氢密度与循环寿命,已经逐步成为国际氢能汽车高压储氢容器发展方向,从III型瓶向IV型瓶转变是未来发展趋势。

    3月2日,中集安瑞科宣布与IV型储氢瓶领域的“鼻祖”挪威HexagonPurusAS联手,斥资6.5亿元共同成立两家合资公司,布局中国及东南亚快速增长的高压氢气储运的市场需求。在该消息下,当前中集安瑞科股价大涨20%。

    根据安排,合资公司计划建立年产能约为10万个储氢瓶的生产线,其中IV型车载高压储氢瓶生产线今年二季度开建,产品最快将于年内进行测试。

    中集安瑞科负责人介绍,目前中集已有基地在做三型瓶,已经产生持续订单,预计今年会贡献一部分收入,主要应用在氢燃料电池汽车,包括轻卡和中型卡车,重型卡车的应用也在研发,预计很快会有来自49吨的重型卡车订单。

    另一方面,国内企业在IV型储氢瓶的布局进展,已经吸引了国际汽车零配件厂商前来投资。

    今年2月份,法国标致雪铁龙集团旗下汽车零部件企业佛吉亚,宣布已基本完成对沈阳斯林达安科大部分股权的收购,尚待相关部门审批。通过本次交易,双方将针对中国市场开发制造III型储氢瓶和IV型储氢瓶。

    据业内人士介绍,斯林达与中材科技、科泰克、天海工业都属于国内领先的储氢瓶企业,其车用IV型储氢瓶通过“三新”评审,成为国内首家;而媒体报道显示,去年上海展会上,上汽大通MPV、广汽、红旗等车型均配套斯林达70MPaIII型储氢瓶。

    政策方面,去年10月份开始正式实施的《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》团体标准,被视为放行IV型瓶在国内市场的应用;而从国产化准备来看,IV型瓶量产已经渐入佳境。

    中集安瑞科负责人向记者介绍,IV型储氢瓶将会在公司原有III型瓶产线基础上建设,IV型瓶预计年内将具备量产条件。另外,在长管拖车方面,中集从20MPa、30MPa到52MPa,都在按照国家要求做研发布局。

    中材科技董秘陈志斌向记者表示,目前III型储氢瓶的应用在国内还是以公交、重卡、物流车等商用车为主,通常为30、35MPa,续航里程600~800公里;未来随着氢能向乘用车普及,对效率要求更高,必将推动IV型瓶的普及。从国产化进度来看,目前国内企业在IV型瓶的碳纤维、阀门、内胆等都有储备,已经基本能够实现国产化。

    据介绍,氢储运瓶量市场并不大,去年公司交付了2000支储氢瓶,这个量级已经占到市场份额20%,应用到卡车、物流车、公交车领域。对于中材科技而言,IV型瓶已经具备量产条件,目前在等待高压容器认证审批。去年中材科技整合气瓶产业,未来以苏州子公司为平台,打造氢气储运基地,布局IV型储氢气瓶。

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