2022年以來，隨著我國企業(yè)加大了在液氫領(lǐng)域的投入，在民用液氫項目及液氫裝備國產(chǎn)化方面取得了明顯進步。但需正視的是，目前民用液氫仍處于產(chǎn)業(yè)化初期，存在的挑戰(zhàn)也不容忽視，比如：國家對液氫管制較為嚴格，國內(nèi)液氫核心裝備性能有待提升，下游應(yīng)用較少，液氫的經(jīng)濟性優(yōu)勢不足等。

 

那么，民用液氫距離真正商業(yè)化到底還有多遠？

 

發(fā)展節(jié)奏正加快

 

長期以來我國民用液氫領(lǐng)域發(fā)展緩慢。此前，我國液氫主要服務(wù)于航空航天等領(lǐng)域，液氫工廠數(shù)量和產(chǎn)量均落后于歐美國家。而在民用液氫方面，更是幾乎空白。近兩年來，業(yè)界對液氫行業(yè)的關(guān)注度明顯提升，特別是2022年以來，民用液氫項目以及液氫裝備國產(chǎn)化方面頻傳相關(guān)消息。

 

在民用液氫項目方面，我國首座大型商用液氫工廠——空氣化工產(chǎn)品（浙江）有限公司海鹽氫能源和工業(yè)氣體綜合項目的一期工程，已于2022年11月實現(xiàn)110千伏空氫變電站竣工投產(chǎn)。預(yù)計液氫工廠將在2023年建成，投產(chǎn)后日產(chǎn)量將達30噸，有望成為亞洲液氫日產(chǎn)能最高的工廠。

 

此外，另一個日產(chǎn)30噸的液氫項目也已簽約。2022年6月，呼和浩特首個萬噸級綠色液氫能源項目-空氣產(chǎn)品久泰高效氫能綜合利用示范項目簽約，將依托久泰現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)豐富的尾氫資源，建成日產(chǎn)30噸液氫能源項目。

 

在液氫裝備方面，多年以來，美國一直對中國禁運與大規(guī)模液氫生產(chǎn)和儲運相關(guān)系統(tǒng)裝備和組件、測試檢測與生產(chǎn)裝備、材料、工藝技術(shù)，也限制其盟國向中國出售設(shè)備和技術(shù)，國內(nèi)氫液化設(shè)備與國外還存在一定的差距。在國家大力發(fā)展氫能的風口下，多家液氫裝備企業(yè)積極發(fā)展自主技術(shù)，讓國產(chǎn)化液氫裝備乘風而起。

 

近期，中科富海首套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)1.5TPD氫液化裝置調(diào)試成功，有助于打破國外氫液化裝置對于我國的封鎖；太鋼國內(nèi)首發(fā)液氫專用不銹鋼產(chǎn)品并通過相關(guān)認證，填補了國內(nèi)民用液氫壓力容器用不銹鋼的空白；國富氫能首臺民用大型液氫儲存容器已開工，儲氫量超過14噸，實現(xiàn)大型液氫儲存容器民用領(lǐng)域“0”的突破。

 

隨著液氫項目的發(fā)展，液氫加氫站項目也將逐漸推進，開發(fā)液氫加注等關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備將是大勢所趨。國家能源集團低碳院開發(fā)的全球首個基于潛浸式高壓液氫泵的液氫加注技術(shù)開始進行加氫商業(yè)示范；浙能航天氫能自主研發(fā)的液氫-氫氣冷卻器一次性通過出廠測試，標志著國產(chǎn)裝備在液氫加氫站關(guān)鍵設(shè)備自主化研制方面取得了階段性成果。

 

這一些列自主新技術(shù)的研發(fā)與運用，標志著我國在液氫儲運裝備上邁上了新的臺階，也將進一步推動我國民用液氫商業(yè)化進程。

 

液氫儲氫的幾大優(yōu)勢

 

眾多產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)在液氫上展開布局，源于液氫在儲運上有天然優(yōu)勢。“民用液氫的市場價值主要集中于兩方面，首先是氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游綠氫需要長途或跨地區(qū)轉(zhuǎn)運，另外就是應(yīng)用端客戶需要高品質(zhì)純氫。”一家布局液氫企業(yè)的CEO向高工氫電表示。

 

液氫因在單位質(zhì)量和單位體積儲氫密度上具有絕對優(yōu)勢，可有效解決國內(nèi)部分地區(qū)氫能供需錯配問題。近年來，綠氫項目持續(xù)火熱，我國在內(nèi)蒙古、吉林、甘肅、寧夏、新疆等地建設(shè)了大量可再生能源制氫項目。這些制氫項目可以為我國氫能產(chǎn)業(yè)提供所需的氫源，但我國氫能應(yīng)用集中在東南沿海地區(qū)，供氫端與用氫端存在嚴重的地域不平衡問題。在輸氫管道建設(shè)嚴重滯后的情況下，目前超長距離安全運輸首選方式便是液氫。

 

而且液氫品質(zhì)的優(yōu)越性也是高壓氫所不能比擬的。除了氦氣之外所有的雜質(zhì)氣體遇到液氫都會凝固分離，因此液氫汽化后直接獲得超純氫，這一品質(zhì)可以從上游液化一直保持到應(yīng)用終端，對燃料電池動力系統(tǒng)的長壽命、高性能保證具有重要意義。

 

此外，液氫在35噸以上重卡等大功率氫燃料電池應(yīng)用方面優(yōu)勢非常明顯。大功率長距離行駛里程的重卡往往需要50-80kg的車載儲氫量，如果采用高壓氫瓶，即使是70MPa氫瓶，也需要5-8個250L的大容積氫瓶。而使用液氫瓶只需要一個0.8-1.3m³的液氫燃料罐，不僅能夠滿足重卡的長距離里程，而且車載液氫燃料還可以采用液氫冷能回收為大功率電堆強制冷卻，使得重卡電堆的設(shè)計可以更加緊湊、高效、長壽命。

 

綜上所述，液氫的應(yīng)用適合于大規(guī)模儲運場景，其經(jīng)濟性體現(xiàn)終端的高密度儲氫和高品質(zhì)利用，以及在綜合能耗的降低等方面。

 

距真正商業(yè)化還有多遠？

 

液氫相比于高壓氣態(tài)儲氫更加適用于氫能的規(guī)模化、商業(yè)化供應(yīng)。液氫技術(shù)路線或?qū)⒊蔀閲鴥?nèi)民用氫能開發(fā)應(yīng)用的重要技術(shù)方式之一。但是長期以來我國民用液氫領(lǐng)域發(fā)展緩慢，與國外相比還存在著顯著差距。

 

國內(nèi)一家布局液氫企業(yè)的氫能技術(shù)中心總監(jiān)告訴高工氫電：“目前，國內(nèi)在民用液氫的很多細分領(lǐng)域都處于拓荒期，液氫發(fā)展仍存在諸多挑戰(zhàn)，例如液氫政策和行業(yè)標準不夠完善，國產(chǎn)液氫核心裝備需要進一步攻關(guān)，液氫工廠投資大建設(shè)周期長，民用產(chǎn)業(yè)鏈與應(yīng)用幾乎處于空白狀態(tài)，成本控制需要進一步提高等。”

 

在政策方面，雖然在2021年發(fā)布了《氫能汽車用燃料液氫》、《液氫生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》和《液氫貯存和運輸技術(shù)要求》三項國家標準，不過對比我國液化天然氣的國家標準，液氫相關(guān)標準從數(shù)量到涵蓋的范圍仍有差距，未來還需要完善液氫制、儲、運、加、用等一些列相關(guān)標準。

 

在液氫核心裝備方面，近年來國產(chǎn)裝備的自主化取得了一定進步，尤其是國產(chǎn)液氫儲存容器和管閥設(shè)備已經(jīng)在部分項目中得到了實際應(yīng)用。但由于過去關(guān)鍵技術(shù)受到國際嚴格封鎖，國產(chǎn)氫液化裝置、液氫球罐、液氫加氫站成套裝備及氫膨脹機、液氫泵等關(guān)鍵零部件，與國外先進水平差距明顯。尤其是每天5噸以上的工業(yè)級大規(guī)模氫液化的核心技術(shù)和設(shè)備的國產(chǎn)化亟需精進。

 

在液氫工廠建設(shè)方面，由于液氫屬于重資產(chǎn)行業(yè)，當前正從實驗規(guī)模走向工程級規(guī)模，對投資企業(yè)的要求較高。尤其是氫液化工廠的前期設(shè)備投資較大，而且液氫工程建設(shè)周期長，從立項、生產(chǎn)到應(yīng)用至少需三年，使得我國液氫產(chǎn)能規(guī)模上升緩慢。

 

在液氫的應(yīng)用方面，長期以來，中國的液氫技術(shù)和設(shè)備一直局限于航空航天和軍事工業(yè)。由于民用領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)和設(shè)備缺乏，導(dǎo)致對液氫的需求量較低。民用液氫需求量較低，液氫產(chǎn)能規(guī)模上升緩慢，又使得液氫民用化、商業(yè)化發(fā)展舉步維艱。此外，國內(nèi)液氫生產(chǎn)和儲運產(chǎn)業(yè)鏈尚未真正實現(xiàn)規(guī)模化建設(shè)，液氫本身的經(jīng)濟性也還有待提升。

 

“現(xiàn)在液氫還處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，在液氫推廣過程中，不可避免地會遇到質(zhì)疑和唱衰。這需要整個產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)秉持著‘綠色、安全、經(jīng)濟’的發(fā)展原則，齊心協(xié)力推進項目示范和行業(yè)整體優(yōu)化，不斷擴大規(guī)模形成產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。液氫產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持快速發(fā)展的勢頭，有望在5年后實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。”這位氫能技術(shù)中心總監(jiān)表示。