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一种测算:高压气氢/液氢/镁基固态储氢运营成本对比

2020-07-21 09:52
香橙会
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在当前氢燃料电池汽车产业中,加氢站所使用氢气来源主要是传统高压气氢,车主付出的加氢费用,至少1/3消耗在运输环节。随着市场规模扩张,终端需求量上升,行业一直在寻找更有效率的下一代氢气储运路径,液氢和固态储氢是希望之星。

同成熟的高压气氢技术相比,液氢和固态储氢在经济性、稳定性等方面尚缺乏相当的实践数据。

在7月10日的上海氢枫能源技术有限公司(下称“氢枫能源”)、氢储能源科技有限公司(下称“氢储科技“)总部入驻上海嘉定氢能港仪式上,氢储科技公布了其在对镁基固态储运氢经过一段时间实测后,计算出的三种储运氢方式的运营经济性和资本投入对比。

氢储科技是由氢枫能源与上海交大丁文江院士团队共同建立的一家合资公司,是国内为数不多专注于高密度镁合金固态储氢产品的研发和生产的企业。

运营经济性方面,氢储科技从原料气开始,到最后的加氢站,将过程中每个环节的设备折旧和能耗进行比对,并计算出三种储运氢方式在100、300、500公里三个运输半径的经济性情况。

对高压气氢来说,运营成本主要包括气源增压设备、充装设备、长管拖车、加氢站增压设备这四块的折旧、能耗或运营成本,其中比较突出的是长管拖车折旧和运营成本,即气氢“在路上”的成本是三种运氢储运氢方式里最高。

液氢的运营成本包括液化设备、充装设备、液氢槽车、加氢站增压设备等的投入折旧和能耗上。液化设备投入可以理解为液氢工厂建设,一座液氢工厂造价动辄数亿元,摊销到终端用户加氢价格上就显得相当昂贵。

镁基固态储氢运营成本包括三块,充装设备、固态储氢车、放气及增压设备的投入折旧和能耗。与高压气氢和液氢不同点在于,原料气没有加压或液化的过程,镁基储氢最大的成本支出在加氢站放气增压上。

氢储科技的测算结果是,在实现规模化运输的条件下,当运输半径为100公里时,高压气氢的运营成本为7元/公斤,液氢为18元/公斤,镁基固态储氢为4元/公斤,液氢的运营成本最高。

当运输半径扩大到300公里,高压气氢的运营成本陡然上升,至21元/公斤,对比液氢20元/公斤,镁基固态储氢12元/公斤。

在500公里运输距离时,高压气氢的运营成本已经增加到35元/公斤,液氢增加到22元/公斤,镁基固态储氢上升至20元/公斤。

*高压气氢、液氢、镁基固态储氢运营段经济性对比

从氢储科技的测算结果可以发现,高压气氢随着运输距离的增加,运营成本上升很快。

对于镁基固态储氢来说,运输半径越短,其运营成本越低。

但随着运输半径的增加,液氢的优势开始体现。起步运营成本高,成本随距离变化较小的特点,在上表中充分体现出来,这凸显了液氢在长距离大运量场景里的优势。

进一步对三条技术路线的资本投入进行分析。以20吨/天氢气运量为例,高压气氢的装备+运氢车辆总投入需要6560万元,液氢则高达11.6亿元,镁基固态储氢需要8800万元。

*高压气氢、液氢、镁基固态储氢运营段投入对比

氢储科技CTO、上海交通大学邹建新教授指出,液氢现在还没有产业化,固态氢也还在研发和示范的一个阶段,从前期资本投入来看,镁基固态储氢的总投入略高于高压气氢,但远远低于液氢的投入。 基于国内在镁合金材料生产方面的产业优势和在氢能方面的发展前景,预计镁基固态储氢路线投入商业化运营后,可以较快回收成本。


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