第一情报 ---能源与环境

氢能产业链分析(4)下游应用

供稿人:顾震宇  供稿时间:2018-3-13   关键字:氢能  产业链  下游  应用  

氢能产业链下游应用包括加氢站、燃料电池的各种应用(包括车辆、固定式电站、便携式电子、分布式发电等)、传统石化工业应用。石化应用是目前氢的主要应用,据统计氢60%被用于合成氨,38%用于炼厂石油和煤炭的深加工,这部分不属于本报告研究范畴。而燃料电池的各种应用在燃料电池产业链章节做进一步分析。

一、世界各地加氢站建设如火如荼

世界各地都在大力推进加氢站的建设,国内加氢站运营指日可待。加氢站的建设至关重要,对于汽车企业来说,没有能源站,就没办法卖车。据LBST于2017年2月21日发布了第9期全球加氢站统计报告,2016年全球新增92座加氢站,创增长数新高。截止到2017年1月,全球正在运营的加氢站达到274座,其中有4座是2017年初开放。

新增的92座加氢站中,有83座是对公众开放的,其余9座则是专门为公交车或车队客户提供服务。日本凭借新增45座位列加氢站增长数榜首。而在北美新开放的25座加氢站中,有20座位于加利福尼亚州。欧洲新增22座,其中6座位于德国,德国公共加氢站总数增至22座。另外,德国还有29座加氢站正在建设或即将开放,超过美国,后者正在建设的加氢站有24座。

目前全球正在运营的274座加氢站中,有106座位于欧洲,101座位于亚洲,64座位于北美,2座位于南美,1座位于澳大利亚。其中188座加氢站向公共开放,占全球总加氢站数的2/3。去年,有几座仅用于示范项目的旧加氢站也被新的公共加氢站所替代,这表明氢基础设施的商业化正在逐渐开展。

全球加氢站world-2017

图1 全球加氢站统计

资料来源:LBST


二、新型加氢站成为有效补充和扩展

新型加氢站之一--太阳能加氢站将相比大型加氢站具有两个显著优点:

其一,体积小巧,甚至可以直接安装在家中花园或门口,对于建设用地和氢气储藏设施没有额外特殊要求;其二:节能环保,通过太阳能电池的电力,来电解水提取氢,并且在制造氢时不会产生CO2。基于此,太阳能加氢站可以铺设成数量更大、更广泛的临时加氢网,以便满足氢燃料电池汽车的临时性加氢需要。

新型加氢站之二--移动加氢车,汽车家族的充电宝。2015年12月,丰田公司与 Air Products公司合作,在加州新建设的加氢站建成前,为消费者提供氢气。Air Products公司的移动加氢车使用蓄电池以及太阳能发电制氢,加氢车每次可以为Mirai加注半个罐氢气,提供150英里的续航里程。移动加氢车的储氢能力为85kg,每罐可以满足30多辆车的加氢需求。

三、规模效应有望使加氢站建设成本显著下降

目前一个新的加氢站的建设成本在200-500万美元左右。日本建设一座中型加氢站(300Nm3/h)投资在500~550万美元;在美国,约需要280~350万美元。与国外相比,在国内建立一座加氢站具有成本方面的优势,国内建设一座加氢站(35Mpa)的投资在200~250万美元之间。随着加氢站建设数量的增多,势必出现规模效应,加氢站的建设成本将有效下降。

图2 加氢站建设成本

资料来源:中国产业信息网

加氢站的主要设备:包括储氢装置、压缩设备、加注设备、站控系统等,其中压缩机占总成本较高(约30%)。目前设备制造的发展方向主要是加速氢气压缩机的国产化进程,从而降低加氢站的建设成本,促进氢能产业链的发展。

表1 加氢站的主要设备

设备

介绍

高压储氢装置

一般两种方式,一种是用具有较大容积的气瓶,该类气瓶的单个水容积在600L~1500L之间,为无缝锻造压力容器;另一种是采用小容积的气瓶,单个气瓶的水容积在45L~80L。从成本角度看,大型储氢瓶的前期投资成本较高,但后期维护费用低,且安全性和可靠性较高。

氢气压缩设备

常用的氢气压缩设备为隔膜式压缩机,该型压缩机靠金属膜片在气缸中作往复运动来压缩和输送气体。氢气压缩机在加氢站中占据重要地位,目前我国加氢站所采用的氢气压缩机仍需外购。未来国内加氢站与生产压缩机的外资企业加强合作以及加快国产化速度的情况下,有望将压缩机的成本减少50%以上。

氢气加注设备

氢气加注设备与天然气加注设备原理相似,由于氢气的加注压力达到35Mpa,远高于天然气25Mpa的压力,因此对于加氢机的承压能力和安全性要求更高。根据加注对象的不同,加氢机设置不同规格的加氢枪。如安亭加氢站设置TK16和TK25两种规格的加氢枪,最大加注流量分别为2kg/min和5kg/min。加注一辆轿车约用3-5分钟,加注一辆公交车约需要10-15分钟。

站控系统

作为加氢站的神经中枢,站控系统控制着整个加氢站的所有工艺流程有条不紊的进行,站控系统功能是否完善对于保证加氢站的正常运行有着至关重要的作用。

资料来源:ISI EMIS Intelligence

参考文献:

[1] MarketandMarkets. Hydrogen Generation Market by Generation & Delivery Mode (Captive, Merchant), Technology (Steam Methane Reforming, Partial Oxidation, Gasification, and Electrolysis), Application (Refinery, Ammonia Production, and Methanol Production), & Region - Global Forecast to 2021[R/OL]. Profound[2016-3-22]. https://www.profound.com

[2] MarketsandMarkets. Hydrogen Storage Market by Storage Form (Physical, Material-Based), Type of Storage (Cylinder, Merchant, On-Site, & On-Board), Application (Chemicals, Oil Refining, Industrial, Transportation, Metal Working), and Region - Global Forecast to 2026[R/OL]. Profound[2017-1-5]. https://www.profound.com

[3] 莫尼塔研究. 氢能在中国能源市场应用场景的社会和经济分析[R/OL]. ISI Emerging Market Information Service [2016-9-27].  https://www.emis.com

[4] 华泰证券. 技术逐步成熟,产业链爆发在即[R/OL]. ISI Emerging Market Information Service [2016-7-20].  https://www.emis.com

[5] 华创证券. 氢能产业链深度研究:氢能,终极能源之路[R/OL]. ISI Emerging Market Information Service [2016-6-2].  https://www.emis.com

 


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