鉅大LARGE | 點擊量:1268次 | 2020年03月10日
氫能時代來臨,燃料電池設備先行
氫能時代來臨,傳統(tǒng)汽車強國紛紛推出燃料鋰電池戰(zhàn)略規(guī)劃。產(chǎn)業(yè)鏈設備先行,燃料鋰電池、加氫站、儲運等環(huán)節(jié)優(yōu)先受益。
▌核心投資邏輯
氫能時代來臨,燃料鋰電池前景廣闊。
1.2019年兩會期間,氫能被首次寫入政府工作報告,“繼續(xù)執(zhí)行新能源汽車購置優(yōu)惠政策,推動充電、加氫等設施建設”。
2.氫燃料鋰電池汽車是未來極具競爭力的新能源汽車技術,傳統(tǒng)汽車強國紛紛推出燃料鋰電池戰(zhàn)略規(guī)劃。美國、日本、韓國、我國等各國,目標在2030年,分別達到百萬輛燃料鋰電池汽車累計銷量,以及千座加氫站。
3.目前燃料鋰電池汽車約50%的成本為燃料鋰電池系統(tǒng),氫燃料鋰電池成本有望大幅下降。
IEA預計在2030年,燃料鋰電池汽車可以下降到目前價格的56%左右,相對其他技術類型的汽車,將具有足夠的經(jīng)濟性。尤其在貨運及重型交通領域,氫燃料鋰電池汽車是取代傳統(tǒng)燃油汽車的根本途徑。
產(chǎn)業(yè)鏈設備先行,燃料鋰電池、加氫站、儲運等環(huán)節(jié)優(yōu)先受益。
1.燃料鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈分為制氫、儲運、加氫、燃料鋰電池、終端應用等各個環(huán)節(jié)。
2.中游燃料鋰電池環(huán)節(jié):隨著未來產(chǎn)量規(guī)模的提升,燃料鋰電池成本將大幅下降。車用80kW燃料鋰電池系統(tǒng)成本平均為45美元/kW(年產(chǎn)50萬套的規(guī)模),其中燃料鋰電池堆成本為19美元/kW。輔助系統(tǒng)關鍵部件的成本為26美元/kW,重要為空氣壓縮機、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、增濕器的成本。
3.全球加氫站運營數(shù)量達到369座,美日德?lián)碛腥?/3的加氫站。我國加氫站42%的成本為壓縮機、其次是儲氫19%、冷卻設備12%。
競爭格局:技術研發(fā)取得重大進展,產(chǎn)業(yè)化尚待提升。
1.燃料鋰電池系統(tǒng)總體技術接近國際先進水平。海外商用車發(fā)動機供應商為Ballard、Hydrogenics;國內(nèi)億華通、新源動力等。
2.空壓機:國內(nèi)車用燃料鋰電池空壓機基本依賴進口,海外供應商Honeywell、Opcon等。
3.我國氫燃料鋰電池汽車初期以公交及商用車為主,重要為35Mpa加氫站。儲氫瓶海外以70MPaIV型瓶為主,我國為35MPaIII型瓶。
▌氫能時代來臨,燃料鋰電池前景廣闊
氫能被首次寫入政府工作報告
2019年兩會期間,氫能首次被寫入政府工作報告。2019年政府工作任務,“繼續(xù)執(zhí)行新能源汽車購置優(yōu)惠政策,推動充電、加氫等設施建設”。關于氫能來講,這是第一次單獨提出來,在國家政府工作報告中出現(xiàn),具有重大意義。
氫作為一種清潔能源和良好的能源載體,具有清潔高效、可儲能、可運輸、應用場景豐富等特點。氫燃料鋰電池是一種以電化學反應方式將氫氣與空氣(氧氣)的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)換裝置。由于不經(jīng)過高溫
燃燒過程,氫燃料鋰電池唯一的排放產(chǎn)物是水,沒有污染物排放;只要能保障氫氣的供給,燃料鋰電池將會持續(xù)輸出電能。
氫燃料鋰電池汽車不僅是未來貨運交通電動化的必然選擇,更是未來實現(xiàn)氫能經(jīng)濟的重要元素。燃料鋰電池技術可幫助氫能在電力、液體燃料、熱力在三網(wǎng)之間實現(xiàn)清潔高效轉(zhuǎn)化,使得原本分離的電網(wǎng)、氣網(wǎng)、熱網(wǎng)彼此形成銜接,從而大幅提升能源系統(tǒng)的整體運行效率。因此,加快推廣氫燃料鋰電池汽車技術對我國長期能源轉(zhuǎn)型具有重要戰(zhàn)略意義。
圖1:氫能是實現(xiàn)電力、熱液體燃料等能源之間轉(zhuǎn)化的媒介
傳統(tǒng)汽車強國紛紛推出燃料鋰電池戰(zhàn)略規(guī)劃
正是認識到氫能源電池汽車技術的獨特優(yōu)勢,美國、日本、德國、韓國等傳統(tǒng)汽車制造強國紛紛將氫燃料汽車技術作為未來替代內(nèi)燃機汽車技術的戰(zhàn)略選擇。
日本豐田早在2014年底推出全球首款量產(chǎn)燃料鋰電池乘用車Mirai;也將燃料鋰電池技術應用于重型商用卡車。本田、現(xiàn)代、通用等傳統(tǒng)燃油汽車公司也已向市場推出量產(chǎn)車型。
誰能占領氫能高地?國內(nèi)外氫能政策大盤點
(1)日本:2017年十二月公布的“基本氫能戰(zhàn)略(”BasicHydrogenStrategy)概述了首個以氫能為中心的政策。日本還主辦了第一次氫能部長級會議,概述了加速氫能技術進步的四個關鍵領域。
(2)美國:2018年七月,加州燃料鋰電池協(xié)會,公布了一份愿景報告,目標是到2030年,100萬輛燃料鋰電池汽車和1000個氫燃料站。
(3)澳大利亞:2018年八月,澳大利亞政府公布了國家氫能路線圖,并宣布計劃于2019年十二月公布其氫氣戰(zhàn)略。
(4)韓國:2019年一月,韓國政府宣布了其氫路線圖,目標是到2040年,燃料鋰電池汽車的生產(chǎn)量力將達到630萬臺,氫燃料站將達到1200個。
氫燃料鋰電池:成本有望大幅下降,將具有經(jīng)濟性氫燃料鋰電池汽車、純電動汽車及插電式混合動力汽車同為當前最具代表性的新能源汽車技術路線。
根據(jù)IEA的技術比較:
(1)從環(huán)境影響而言,當前氫燃料鋰電池汽車的全生命周期排放強度雖普遍高于純電動汽車,但明顯低于燃油汽車;
(2)從車輛性能而言,目前燃料鋰電池乘用車續(xù)航里程可達到500公里以上,明顯高于一般電動汽車續(xù)航水平,且氫燃料加注速度快,解決了長期困擾純電動汽車發(fā)展的續(xù)航里程焦慮和快速補充能源問題。
(3)在低溫啟動、電池循環(huán)壽命與回收等工程技術層面,氫燃料汽車也接近內(nèi)燃機車輛水平。
氫燃料鋰電池汽車價格在未來有望大幅下降。2015年,豐田公司宣布最新的氫燃料鋰電池汽車在試運行期價格是6萬美元,但是該價格可能重要反映的是客戶的支付意愿,而不是生產(chǎn)汽車的成本,因為氫燃料鋰電池汽車目前重要是針對高收入群體和汽車技術愛好者,并且要求在居住地附近有相應的加氫站。
根據(jù)IEA的數(shù)據(jù),與其他幾種汽車供能方式相比,燃料鋰電池汽車的價格雖然目前價格很高,但未來有很大的下降空間,預計2030年可以下降到現(xiàn)在價格的56%左右,相對其他技術類型的汽車,將具有足夠的經(jīng)濟性。
降低成本是發(fā)展氫燃料汽車的關鍵。燃料鋰電池系統(tǒng)的高成本新增了整個汽車的成本,未來的主攻方向是如何在減小成本的同時延長使用壽命。降低燃料鋰電池系統(tǒng)的成本從理論上講是可行的,并且很大程度上決定了整個汽車的成本。
但是高壓罐的成本卻較難下降,因為高壓罐的成本很大程度上取決于昂貴的復合材料,所以目前的研發(fā)重點集中在降低高壓罐的復合材料成本。電池和電力控制系統(tǒng)的成本隨著技術的進步都會有一定的下降,因為材料的限制不會下降得太多,但是高技術的融入會延長電池使用壽命,從而提高整個汽車的使用性能。
氫燃料鋰電池汽車同時具備與純電動汽車相當?shù)墓?jié)能減排效益和與傳統(tǒng)汽柴油汽車相近的車輛性能,是未來極具競爭力的新能源汽車技術路線。特別在貨運及重型交通領域,氫燃料鋰電池汽車往往被認為是取代傳統(tǒng)燃油汽車的根本途徑。
▌我國燃料鋰電池汽車發(fā)展初期,以商用車為主
氫燃料鋰電池:貨運及重型交通等領域具有更強優(yōu)勢
氫燃料鋰電池在重型交通領域,具有明顯的優(yōu)勢。隨著車重和續(xù)航的提升,燃料鋰電池汽車成本將逐步接近甚至低于純電動汽車。
根據(jù)Cano,Zachary&Banham的研究,輕型客運方面,續(xù)航里程在600公里以內(nèi),純電動汽車的成本要明顯低于氫燃料鋰電池汽車,但在600公里以上,電動汽車的成本大幅上升,超過燃料鋰電池汽車成本。
重型貨運方面,續(xù)航里程400公里以上,燃料鋰電池汽車成本將顯著低于純電動汽車成本。因此,相對鋰離子電池,氫燃料鋰電池在重型交通領域,具有更強的技術適應性。
燃料鋰電池汽車上升迅速,客車、貨車是重要應用領域
近年來我國燃料鋰電池汽車產(chǎn)銷量保持每年千輛左右,重要為客車和專用車輛。根據(jù)OFweek統(tǒng)計合格證口徑數(shù)據(jù),2018年我國燃料鋰電池汽車產(chǎn)量為1619輛,帶動燃料鋰電池需求51MW;相比2017年的產(chǎn)量1275輛,同比新增27%。
就銷量結構上看,我國氫燃料鋰電池車以客車和專用車為主,其中專用車產(chǎn)量(含貨車、環(huán)衛(wèi)車等)為909輛,相比2017年上升尤為明顯,客車產(chǎn)量為710輛。中通汽車、飛馳汽車兩家公司占據(jù)全國總產(chǎn)量的70%以上。
我國氫燃料鋰電池汽車路線圖公布
我國氫燃料鋰電池汽車的發(fā)展愿景是:到2030年實現(xiàn)百萬輛氫燃料鋰電池汽車上路行駛,到2050年與純電動汽車共同實現(xiàn)汽車零排放。發(fā)展目標:
(1)到2020年,燃料鋰電池汽車示范規(guī)模累計達到5,000輛,其中,燃料鋰電池商用車占比60%,乘用車占比40%;加氫站超過100座。
(2)到2025年,燃料鋰電池汽車推廣規(guī)模累計達到5萬輛,其中,燃料鋰電池商用車1萬輛,乘用車4萬輛;加氫站超過300座。
(3)到2030年,燃料鋰電池汽車推廣累計超過100萬輛,加氫站超過1,000座,可再生能源制氫達到50%以上。
根據(jù)我國氫燃料鋰電池發(fā)展路線圖,加氫站的規(guī)模要與氫燃料鋰電池汽車相匹配。我國氫燃料鋰電池汽車初期以公交及商用車為主,因此重要以35Mpa加氫站為主。
2020年后,氫燃料鋰電池轎車開始推向市場,70Mpa加氫能力的加氫站顯著新增。同時,隨著加氫站數(shù)量的新增,加氫站與加油站、充電站的混合形式能源站成為重要形式。
補貼力度持續(xù),扶持氫燃料鋰電池快速發(fā)展
我國中央和地方對燃料鋰電池的財政補貼力度持續(xù),扶持氫燃料鋰電池快速發(fā)展。2019年三月二十六日,財政部、工信部、科技部和發(fā)改委聯(lián)合公布《關于進一步完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》,補貼政策的重要變化:三月二十六日-六月二十五日為過渡期,期間銷售上牌的燃料鋰電池汽車按2018年對應標準的0.8倍補貼;地方補貼過渡期后不再對新能源汽車(新能源公交車和燃料鋰電池汽車除外)給予購置補貼,轉(zhuǎn)為用于支持充電(加氫)基礎設施“短板”建設和配套運營服務等方面。
▌產(chǎn)業(yè)鏈設備先行:制氫、儲運、加氫、電池系統(tǒng)
產(chǎn)業(yè)鏈結構
從制氫、儲運、加氫、電池系統(tǒng)到應用在氫燃料鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中,上游是氫氣的制取、運輸和儲藏,在加氫站對氫燃料鋰電池系統(tǒng)進行氫氣的加注;中游是電堆等關鍵零部件的生產(chǎn),將電堆和配件兩大部分進行集成,形成氫燃料鋰電池系統(tǒng);在下游應用層面,重要有交通運輸、便攜式電源和固定式電源三個方向。
氫能和燃料鋰電池的關鍵技術重要是氫能的生產(chǎn)工藝、燃料鋰電池技術、氫燃料的運輸與配送等。
燃料鋰電池系統(tǒng):總體技術接近國際先進水平
燃料鋰電池車用動力系統(tǒng)重要包括燃料鋰電池發(fā)動機、動力鋰電池、電機驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、DCDC直流變換器。
我國攻克了車用燃料鋰電池動力系統(tǒng)集成、控制和適配等關鍵技術難點,形成了燃料鋰電池系統(tǒng)、動力鋰電池系統(tǒng)、DC/DC(直流/直流)轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電機、儲氫與供氫系統(tǒng)等關鍵零部件部件配套研發(fā)體系,總體技術接近國際先進水平。
以同濟大學新能源汽車工程中心為主的氫燃料鋰電池轎車動力系統(tǒng)研發(fā)團隊和以清華大學汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室為主的氫燃料鋰電池客車動力系統(tǒng)研發(fā)團隊,在車用燃料鋰電池動力系統(tǒng)平臺技術方面取得重要進展。
國內(nèi)燃料鋰電池發(fā)動機開發(fā)模式與國外不同,國外采用全功率型發(fā)動機,國內(nèi)則采用氫-電混合燃料鋰電池發(fā)動機。
國內(nèi)有北京億華通、新源動力、上海重塑、廣東國鴻重塑等公司開發(fā)出30kW以上燃料鋰電池發(fā)動機。
目前裝載北京億華通燃料鋰電池發(fā)動機的客車租賃車隊(北京60輛燃料鋰電池團體客車)和燃料鋰電池公交車車隊(張家口74臺燃料鋰電池公交車)已正式投入商業(yè)化運營;裝載上汽集團自主研發(fā)的燃料鋰電池發(fā)動機的FCV80實現(xiàn)了百臺級的銷售和日常運營;上海重塑的燃料鋰電池發(fā)動機裝載了500臺物流車投入商業(yè)化運營。
電池堆:
占據(jù)燃料鋰電池的重要成本電堆是燃料鋰電池的重要成本,年產(chǎn)1,000套系統(tǒng)與年產(chǎn)50萬套系統(tǒng),電堆占燃料鋰電池成本分別為66%、42%。
根據(jù)DOE的估算,車用80kW燃料鋰電池系統(tǒng)成本平均為45美元/kW(年產(chǎn)50萬套的規(guī)模),其中燃料鋰電池堆成本為19美元/kW。
從成本敏感性因素分析來看,膜電極的比功率、貴金屬鉑的用量及膜成本是決定成本的關鍵因素。另外,輔助系統(tǒng)關鍵部件的成本為26美元/kW,空氣壓縮機、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、增濕器的成本是關鍵因素。
電堆是發(fā)生電化學反應的場所,也是燃料鋰電池動力系統(tǒng)核心部分,由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合構成。將雙極板與膜電極交替疊合,各單體之間嵌入密封件,經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢,即構成燃料鋰電池電堆。
電堆工作時,氫氣和氧氣分別由進口引入,經(jīng)電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板,經(jīng)雙極板導流均勻分配至電極,通過電極支撐體與催化劑接觸進行電化學反應。
國外乘用車廠大多自行開發(fā)電堆,并不對外開放,例如豐田、本田、現(xiàn)代等。也有少數(shù)采用合作伙伴的電堆來開發(fā)發(fā)動機的乘用車公司,例如奧迪(采用加拿大巴拉德定制開發(fā)的電堆)和奔馳(采用奔馳與福田的合資公司AFCC的電堆)。
目前國外可以單獨供應車用燃料鋰電池電堆的知名公司重要有加拿大的Ballard和Hydrogenics,歐洲和美國正在運營的燃料鋰電池公交車絕大多數(shù)采用這兩家公司的石墨板電堆產(chǎn)品,已經(jīng)經(jīng)過了數(shù)千萬公里、數(shù)百萬小時的實車運營考驗,這兩家加拿大電堆公司都已經(jīng)具備了一定產(chǎn)量,Ballard還與廣東國鴻設立了合資公司生產(chǎn)9SSL電堆。
此外還有一些規(guī)模較小的電堆開發(fā)公司,例如英國的Erlingklinger,荷蘭的Nedstack等,在個別項目有過應用,目前產(chǎn)量比較有限。
國內(nèi)能夠獨立自主開發(fā)電堆有大連新源動力和上海神力公司,大連新源動力采用的是金屬板和復合板的技術路線,與上汽合作,開發(fā)了榮威950乘用車和上汽V80客車。
上海神力成立于1998年,是我國第一家專業(yè)的燃料鋰電池電堆研發(fā)生產(chǎn)公司,目前兩家都建成了燃料鋰電池電堆中試線,正處于從小批量到產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的關鍵階段。另外有一些新興的燃料鋰電池電堆公司,例如弗爾塞、北京氫璞、武漢眾宇等,也開發(fā)出燃料鋰電池電堆樣機和生產(chǎn)線,正處于驗證階段。
空壓機:
燃料鋰電池氫氧供應的重要部件空壓機則是空氣壓縮機,是車用燃料鋰電池氫氧供應系統(tǒng)的重要部件,它將常壓的空氣壓縮到燃料鋰電池期望的壓力,由于燃料鋰電池內(nèi)部的化學反應對環(huán)境“苛刻”的要求,參與反應的空氣(其中的氧氣)的溫度、濕度、壓力和流量要空壓機進行控制與調(diào)整。常見的空壓機類型有滑片式、渦旋式、螺桿式與離心渦輪式等。
氫氣循環(huán)泵:
國內(nèi)重要依賴進口設備典型的氫氣供應系統(tǒng)HSS包括高壓儲氫瓶、減壓閥、壓力調(diào)節(jié)閥、循環(huán)裝置(循環(huán)泵或引射器)、穩(wěn)壓罐、傳感器、各種電磁閥及管路等。HSS通過高壓儲氫瓶供應電堆所需的氫氣,根據(jù)電堆的工況特性,對氫氣進行調(diào)壓、加熱、加濕,并通過循環(huán)裝置對電堆出口氫氣進行循環(huán)利用。
為保證PEMFC穩(wěn)定高效運行,同時提高氫氣利用率,通常采用氫氣循環(huán)的方法,即氫氣把電堆內(nèi)部生成的水帶出后,經(jīng)水氣分離裝置將液態(tài)水分離,再將氫氣循環(huán)送回到電堆陽極重復使用,同時對新鮮氫氣進行加濕。
目前氫氣循環(huán)泵依賴進口,美國Park公司開發(fā)出氫氣循環(huán)泵可用于不同的氫燃料鋰電池汽車。
國內(nèi)目前沒有替代品,重要是由于氫氣循環(huán)泵的氫氣密封和水汽腐蝕和沖擊問題難以解決,國外也僅有幾家能夠供應解決方案。國內(nèi)雪人股份、廣順新能源、漢鐘精機等公司正在進行氫氣循環(huán)泵的研發(fā)。
加濕器:國際主流技術為Gas-to-Gas
目前國際上的主流技術是Gas-to-Gas加濕器。國外已經(jīng)有許多廠家開發(fā)出加濕器,并已形成產(chǎn)品,能夠滿足備用電源到氫燃料鋰電池公交車用加濕要。如美國的Perma-Pure生產(chǎn)的管式加濕器、加拿大Dipont生產(chǎn)的板式加濕器、德國Mann-Hummel生產(chǎn)的板式和管式加濕器和德國FreudenbergFCCT生產(chǎn)的管式加濕器等。國內(nèi)生產(chǎn)燃料鋰電池車用加濕器的廠家非常少,且性能亟待提高。
儲氫瓶:
國外以70MPaIV型瓶為主車載供氫系統(tǒng)為燃料鋰電池發(fā)動機供應燃料供給,分硬件和控制系統(tǒng)兩部分;硬件系統(tǒng)包括碳纖維纏繞鋁內(nèi)膽儲氫瓶、組合式瓶閥、溢流閥、減壓閥、壓力/溫度傳感器等組成。
我國使用的壓力為35MPa的碳纖維纏繞金屬內(nèi)膽氣瓶(III型)的儲氫密度為3.9%,通過提高壓力到70MPa可達5%;而采用碳纖維纏繞塑料內(nèi)膽氣瓶(IV型瓶)儲氫密度可以進一步提高到5.5%。我們在IV型氣瓶方面尚沒有掌握制造技術,在70MPa的III型氣瓶方面僅有研發(fā)成果,沒有產(chǎn)品。
制氫:
SMR和堿性電解槽是經(jīng)濟性相對較好的方式我國氫氣產(chǎn)量超過2,000萬t/a,但生產(chǎn)重要依賴化石能源,消費重要作為工業(yè)原料,清潔能源制氫和氫能的能源化利用規(guī)模較小。
(1)氫氣供給:國內(nèi)由煤、天然氣、石油等化石燃料生產(chǎn)的氫氣占比接近70%,工業(yè)副產(chǎn)氫(焦爐煤氣、氯堿等)占比約為30%,電解水制氫占比不到1%。
(2)氫氣需求:基本為工業(yè)用途,如合成氨、合成甲醇、石油煉化等;用于交通領域的燃料鋰電池汽車占比不到1%。
儲運:儲運環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)化有待提升
儲存:壓縮機是儲氫的關鍵技術。
通常制氫后得到的氫氣通過壓縮途徑儲存。將氫氣通過壓縮機壓縮,存儲在中低壓壓力等級的儲氫罐。當制得的氫氣量足夠大時,利用地下氣穴儲存,地下存儲的氫氣壓力水平范圍為2MPa至18MPa。若設備允許,氫氣可以通過低溫液化,儲存到低溫儲氫罐,其儲氫量相比壓縮儲氫要大得多;同等空間下,壓縮儲氫供應氫儲量100kWh,而低溫液態(tài)存儲可達100GWh。關于壓縮氫氣儲氫,壓縮機是儲氫的關鍵技術。
運輸:
氫能運輸能力有待提升相比上游制氫行業(yè),氫能儲運和加注產(chǎn)業(yè)化較為滯后。壓縮氫氣與液態(tài)、固態(tài)和有機液體儲氫技術相比相對成熟,但產(chǎn)業(yè)化仍有距離。我國壓縮氫氣重要通過氣氫拖車和氫氣管道兩種方式運輸。
(1)氣氫拖車:裝運的氫氣重量只占運輸總重量的1%~2%,比較適用于運輸距離較近、輸送量較低、氫氣日用量為噸級或以下的用戶。目前,國內(nèi)加氫站的外進氫氣均采用氣氫拖車進行運輸。
(2)氣氫管道:運輸應用于大規(guī)模、長距離的氫氣運輸,可有效降低運輸成本。國外氣氫管道輸送相對國內(nèi)較成熟,美國、歐洲已分別建成2400km、1500km的輸氫管道。我國目前氫氣管網(wǎng)僅有300~400km,最長的輸氫管線為“巴陵-長嶺”氫氣管道,全長約42km、壓力為4MPa。
加氫:燃料鋰電池汽車普及的關鍵因素
全球范圍來看,我國加氫站建設相對緩慢加氫站是燃料鋰電池汽車供應鏈中一個至關重要的因素,供應加氫站網(wǎng)絡建設是普及燃料鋰電池車的先決條件。加氫站的設置在很大程度上是由每日氫燃料的需求量、車載氫燃料的儲存方式,以及氫燃料的制造和運輸方式等決定的。
不同規(guī)模的加氫站采用不同的運輸方式。一個小的加氫站初始階段可能每天只要50kg到100kg,但是在成熟以后的市場里,加氫站每天可能會要2,000kg氫燃料。
關于小加氫站,可以采用氫氣氣體罐運輸或者現(xiàn)場制氫,而關于日用氫量大于500kg且沒有現(xiàn)場制氫的加氫站,液化運輸和管道運輸是最好選擇。
在終端加氫設施方面,截至2018年九月,我國在運營的加氫站有17座,在建的加氫站38座。目前國內(nèi)已建和在建站以35MPa為主,也正在規(guī)劃建設70MPa加氫站,暫無液氫加氫站。
根據(jù)LBST的數(shù)據(jù),2018年全球運營的加氫站數(shù)量達到369座,重要分布在日本、美國、德國,前三個國家擁有全球2/3的加氫站。其中,日本運營數(shù)量102座,美國77座,德國66座,法國17座,英國17座,我國15座。運營的369座加氫站中,其中273座對外開放,其余的僅限對公共汽車等開放。
全球范圍來看,我國加氫站建設相對緩慢。
(1)氫能需求不足,導致加氫站投入平均成本過高、難以大規(guī)模鋪設;
(2)國內(nèi)加氫站成本過高,建設及運營經(jīng)驗不足,加氫站建設運營管理制度體系缺位,加氫站建設運營等行政審批程序不通暢等多方面因素,又使得我國加氫站推廣緩慢。
加氫站成本構成重要為壓縮機等加氫站成本構成重要為壓縮機。
根據(jù)交能網(wǎng)數(shù)據(jù),目前加氫站建設成本較高,我國一個日加氫能力為200kg的加氫站成本約為1,000萬元,歐洲同等量級的加氫站所需成本與國內(nèi)相當。
建設成本方面,對應日加氫量為200kg的串級高壓儲氫加氫站,其成本42%約為壓縮機。其次是儲氫設備占比約為19%;冷卻設備占比約11%。關于采用低溫液態(tài)氫的加氫站,避免了壓縮機、冷卻設備的投入,成本將在600萬元以下。
運營成本方面,能耗來自增壓設備和冷卻設備的能耗,低溫液態(tài)加氫,不要冷卻裝置,增壓能耗較低,因此液態(tài)加氫站的運營成本也相對氣體加氫站較低;但假如制氫地點與加氫站距離較近時,氫氣液化和液態(tài)氫氣的運輸成本都更高,將導致終端成本較高。因此,加氫站的設計應當因地制宜,綜合各項成本。
▌成本拆解:產(chǎn)量規(guī)模新增,燃料鋰電池成本有望下降
終端用氫成本重要包括制氫、儲氫、加氫等三部分。根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所測算,終端用氫價格在35-50元/kg,預計隨著用氫規(guī)模擴大、技術進步等,用氫成本將下降至25-40元/kg。
目前我國中央和地方財政對氫燃料鋰電池產(chǎn)業(yè)扶持力度較大。我國燃料鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于初期,假如未來政府補貼政策發(fā)生變化,補貼出現(xiàn)退坡,一定程度將影響燃料鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
在國際上,燃料鋰電池在關鍵技術尤其是壽命上已經(jīng)取得了突破,并進入了小批量試運行以及降低成本的階段。目前,制約我國氫燃料鋰電池汽車發(fā)展的瓶頸包括燃料鋰電池耐久性問題、關鍵材料及核心零部件問題與氫供給難題等技術性制約因素。目前國內(nèi)燃料鋰電池方面的重要技術風險是來自如何通過技術手段降低系統(tǒng)的成本,并提高燃料鋰電池發(fā)動機的使用壽命。
▌國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈公司分析
雪人股份:參股Hydrogenics與Opcon,布局氫能產(chǎn)業(yè)
雪人股份主業(yè)為制冰設備、壓縮機系統(tǒng)應用,借助其擁有的燃料鋰電池空氣循環(huán)系統(tǒng)、氫氣循環(huán)泵等核心技術先發(fā)優(yōu)勢,2016年起開始布局氫產(chǎn)業(yè)鏈,通過一系列國際并購、控股或者參股,引進氫能與燃料鋰電池領域國際先進技術。目前,雪人股份掌握上游“水電解制氫+加氫站+氫液化技術”,覆蓋下游“燃料鋰電池+空氣供給系統(tǒng)+氫循環(huán)泵”完整的氫能源產(chǎn)業(yè)鏈布局。
億華通:國內(nèi)氫燃料鋰電池龍頭公司
億華通專注于氫燃料鋰電池動力系統(tǒng)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,目前已實現(xiàn)氫燃料鋰電池發(fā)動機批量化生產(chǎn),其中燃料鋰電池發(fā)動機采用世界領先的干膜技術,具有低溫啟動、低溫儲存、高效率、高可靠性等優(yōu)勢。采用燃料鋰電池發(fā)動機和動力鋰電池的電電混合動力系統(tǒng)構型,為客戶供應集系統(tǒng)構型分析、系統(tǒng)集成、動力系統(tǒng)優(yōu)化控制、工程服務為一體的整套解決方案。
伯肯節(jié)能:加氫站、空壓機、氫壓縮機進展較快
伯肯節(jié)能成立于2005年三月,重要從事天然氣供氣系統(tǒng)及加氣站、燃料鋰電池供氫系統(tǒng)和空壓機及加氫站研發(fā)、生產(chǎn)。
2014年,伯肯節(jié)能在國內(nèi)率先開展氫燃料鋰電池供氣系統(tǒng)的生產(chǎn)和研發(fā),2016年,燃料鋰電池供氫系統(tǒng)實現(xiàn)量產(chǎn)(重要供應上汽),2016年73套(以70兆帕為主)、2017年110套35兆帕(另外還有若干套70兆帕)、2018年301套(均為35兆帕);目前,燃料鋰電池供氫系統(tǒng)用減壓閥產(chǎn)品已經(jīng)研發(fā)生產(chǎn)成功,并于2018年量產(chǎn)。
伯肯節(jié)能依托天然氣加氣站業(yè)務技術及經(jīng)驗,積極研發(fā)和開拓加氫站設備業(yè)務,其中最核心的設備是氫壓縮機。2018年三月,伯肯節(jié)能與美國PDC公司簽署撬裝式氫壓縮機系統(tǒng)協(xié)定,PDC是全球技術最領先的氫壓縮機生產(chǎn)商。
金通靈:切入生物質(zhì)提氫,如皋經(jīng)開區(qū)開展燃料鋰電池業(yè)務
金通靈主業(yè)為高端流體機械研發(fā)制造,多年來在鼓風機行業(yè)保持龍頭地位,2012年開始研發(fā)離心壓縮機、汽輪機等高端裝備,目前已基本形成鼓風機、壓縮機、汽輪機三大高端流體機械裝備布局,下游應用重要包括污水處理、余熱發(fā)電等領域。
2018年六月,金通靈完成對上海運能收購,上海運能重要從事余熱余壓應用、生物質(zhì)發(fā)電等分布式能源項目成套設備供應及技術服務,其蒸汽鍋爐、生物質(zhì)氣化爐等產(chǎn)品與金通靈汽輪機配套,基本實現(xiàn)生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)園全覆蓋。
金通靈具備硬件制造技術優(yōu)勢和能源總包項目經(jīng)驗,高郵林源生物質(zhì)氣化提氫項目運營項目進展良好,并積極向燃料鋰電池核心零部件和終端應用拓展。
漢鐘精機:空壓機研發(fā)成功,氫回收泵進展良好
公司專門從事螺桿式壓縮機相應技術的研制開發(fā)、生產(chǎn)銷售及售后服務,重要產(chǎn)品有螺桿式制冷壓縮機和螺桿式空氣壓縮機,其中螺桿式制冷壓縮機重要應用于制冷工業(yè)中的大型商用中央空調(diào)設備和冷凍冷藏設備,螺桿式空氣壓縮機重要應用在工業(yè)自動化領域。
公司已研發(fā)出應用于燃料鋰電池產(chǎn)業(yè)的空氣壓縮機產(chǎn)品,目前正和下游積極配合,處于測試階段。同時正加速推進渦旋、離心式空氣壓縮機及氫回收泵的進度,預計在2019年陸續(xù)推出相關產(chǎn)品。
中集安瑞科:氫儲運、加氫站核心供應商
中集安瑞科重要從事能源、化工以及流體食品行業(yè)的各式運輸、儲存及加工設備的設計、開發(fā)、制造及銷售,在河北石家莊、廊坊,安徽蚌埠,湖北荊門,江蘇南通、張家港,荷蘭Emmen、Sneek,丹麥Randers及比利時Menen等多個城市擁有制造基地,兼有一流的壓力容器、罐式集裝箱、液態(tài)食品生產(chǎn)儲運及化工裝備產(chǎn)品生產(chǎn)線。
借助在CNG儲罐等高壓儲罐、天然氣氣瓶等高壓裝備領域的技術優(yōu)勢,安瑞科較早切入氫能業(yè)務,2006年接到國內(nèi)首個氫氣運輸車訂單,2010年、2011年分別為上海世博會和深圳大運會供應45MPa加氫站、加氫站氫瓶組,2013年交付海南文昌衛(wèi)星發(fā)射項目300立方米液氫儲罐,2017年完成35MPa車載氫氣瓶開發(fā),2017年參與建設863項目國內(nèi)首座70MPa加氫站。
富瑞氫能:液氫儲運、加氫站裝備供應商
富瑞氫能由富瑞特裝和張家港新云科技產(chǎn)業(yè)咨詢公司于16年共同設立,其中富瑞特裝出資1400萬元,持股比例70%,重要業(yè)務為供應氫能基礎設施(液氫生產(chǎn)、儲運設備;加氫站;高壓供氫系統(tǒng)等)相關技術、裝備和一站式解決方案。2018年十二月,富瑞特裝將持有的剩余56%富瑞氫能股權以5600萬元對價,轉(zhuǎn)讓給張家港新云科技產(chǎn)業(yè)咨詢公司。
2016年富瑞氫能未實現(xiàn)收入,當年虧損447萬元,2017年、2018年上半年富瑞氫能營收分別為9487萬、1944萬,歸母利潤分別為568萬和-709萬。
上一篇:氫能源列車的風險評估
下一篇:漿料分散越好倍率性能反降,為何?