对企业而言,氢能产业发展将有更多的可能性,“综合供能站”更多登场。
文/王海坤
初秋时节,笔者来到位于天津空港经济区西十四道1号的中国石化天津石油西十四道加能站,远远望去,红底白字的“中国石化”字样与蓝底白字的“氢能”字样并存在这座时尚、气派的加能站罩棚上,一辆运送家具进京的京牌氢燃料物流车正在现场加注氢气……
这是天津市首座集“油气氢电服+光伏”六位一体的综合加能站,今年7月1日正式投营,可提供氢能加注、加油、充电、加LNG、易捷购物等服务。这也是布局在“京津冀氢能走廊”天津一端的凸显加氢业务的综合加能站。
“虽然,我们的加氢业务板块还在培育过程中。但是,目前‘京津冀氢能走廊’已经正常运行了。”中国石化天津石油分公司董事长、党委书记、分公司代表佟德健说。
具备应用场景,是作为石油公司发展加氢站的重要基础,天津石油亦不例外。此次《指南》的发布,对于企业而言,在应用场景、全产链降低成本以及安全保障方面起到了指导作用,将全面促进我国加氢站产业的提速。
应用场景为发展利器
天津石油“京津冀氢能走廊”正常运行的前提,是其具有实际应用场景的支撑。
据天津石油介绍,来往于天津港和北京之间的大型氢燃料物流车常年在走廊两端布局的加氢站定点加油。就连宜家家居公司运送家具进京的氢燃料物流车,目前也成了该走廊氢能加注的大客户。
“我们布局有加氢业务的站点,基本上围绕在天津港周围,就是基于落实‘京津冀氢能走廊’的具体考虑。”佟德健说。
在天津,天津石油的另一座租赁站——荣程加氢站则呈现出另一番火热的场景。
“荣程加氢站是一座面向企业内部的氢能加注站点,有多达168辆氢燃料车到站加氢。我们刚开始设计的500公斤/日的加氢量,很快就满负荷了。加氢站又要进行增压扩容……”天津石油公司发展规划部投资管理专家焦维衡说,正是应用场景的作用撑起了荣程加氢站的盛况。
与过去各企业发展加氢站略显盲目不同,近两年,石油企业在更加注重深挖应用场景、市场对氢能产业需求的基础上,加强与车辆生产企业、物流企业战略合作,构建气、站、车一体化业务运营模式,实现市场开发和加气站建设同步进行。
不仅是中国石化,中国石油四川销售近期在资阳建成了一座油氢合建站。四川销售麾下的几个地市公司,也在陆续开建油氢合建站。其中,古城加油加氢站是四川销售公司建设的首座油氢合建站。“亮相一年有余,特别是针对大运会召开,我们负责80台大运会专用交通车和一些餐车的加氢工作,氢源来自兄弟单位中国石油四川石化,全面保障了大运会的用氢。”中国石油四川销售成都公司郫都片区经理张殷桂说。
在深挖应用场景的同时,我们注意到石油公司自建加氢板块的站点都是油气合建站、气氢合建站或者综合加能站。“一体化建设最大的好处是能够实现成本的互补,在经济性上才能做到盈利。”杨俊说。实际上,目前政府相应的补贴,只要能够做到让氢燃料车加氢的成本与柴油车加柴油的成本基本相当,就会有力推进氢燃料车的使用和发展,进而促进加氢站的发展。
“不仅如此,此次《指南》发布,相关应用场景在政策层面均有了相应的支持,会进一步推进一批加氢站项目的落地。”杨俊说。
特别是今年以来,中国石化开展了全国“氢走廊”示范建设规划编制,筛选有市场、有场景和有潜力的跨省高速公路和省国道,大力规划布局沿线加氢站建设。其中,长三角、珠三角、京津冀地区是重点区域。不仅是中国石化,包括中国石油未来更多的应用场景,均是推动加氢站布局、发展探索的“利器”。
解决产业链成本问题
《指南》发布以后,业内人士更加关注氢能发展各个环节的指导方向。在输氢环节上,《指南》规划了输氢管道待制定国家标准、行业标准目录,指明了用管道来运氢的方向和优势。这不仅可以大大提升氢能储运的效率,而且可以大幅降低氢能的成本。同时,它又可以盘活我国西北区的水电解制氢工厂大量的剩余产能,将制氢环节和用氢环节有效连通运转起来。
事实上,近两年,两大石油公司均按照各自战略规划有序发展氢能,为解决各环节成本问题,特别是推进氢能全产业链中制、储、运、用等各个环节的探索和技术开发。
例如,目前由中国石化建设的我国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道已经开始规划建设。这条起于内蒙古自治区乌兰察布市、终点位于北京市的“西氢东送”管道,全长400多公里。在发展的过程中,中国石化将在沿线多地预留端口,便于接入潜在氢源。据悉,管道建成后,将用于替代京津冀地区现有的化石能源制氢,大大地缓解我国绿氢供需错配提高成本的问题。
不仅如此,中国石化还在在鄂尔多斯布局了一个规模超大的光伏发电站,用光伏发电站生产出来的氢气,通过管道输送到燕山石化。眼下,正在考虑将这条管道修一条支线到天津,可以为天津进行管道输送氢,且纯粹是绿氢。
中国石油近两年也在加大研发投入,在管道运输方面取得了进展。今年4月16日,中国石油利用现有天然气管道长距离输送氢气的技术获得了突破。利用天然气掺氢进行运输,氢气比例已逐步达到24%,创造了国内外天然气管道掺氢输送的新高。这为我国今后实现大规模、低成本的远距离氢能运输提供了技术支撑。
在长距离输送氢气的技术未全面解决,目前国内加氢站主要以“工厂氢+长管拖车运输+加氢站”的运营模式进行建设。延伸到氢能发展的终端,成本因素依旧是影响国内加氢站建设、发展最为现实的因素。
“制氢、加氢一体站”,则可以通过在站内制氢,有效规避氢气运输成本。“因为通常在加注负荷30%的情况下基本能实现盈亏平衡,在70%的情况下能实现无补贴条件下的盈亏平衡。”杨国丰说。因此,制氢、加氢一体站或将成为未来加氢站建设的重要方向之一。
之前,氢气的生产和加注被规定不能在一块场地进行。制氢站属于危化品生产单位,通常要建立在化工园区。而加氢站又是作为商业用地进行审批的。一直以来,这一情形制约了“制氢、加氢一体站”的布局和选址。
“目前,这个界限正在突破。有些地区已出台了地方政策支持‘制氢、加氢一体站’的建设并进入运营状态,通过建立撬装式氢气生产装置直接为加氢站供气。眼下相关的团体标准,正在制定中。”徐广通说。
“此次《指南》的发布,进一步明确了在加氢站设备、加氢站管理等方面开展标准建设,其中就包含‘制氢、加氢一体站”的相关内容。”中国石化石油化工科学研究院首席专家夏国富说。
更多的人则看到,《指南》的发布有可能为氢走出化工园区,进入加氢站现场制氢,提供国家层面的标准支撑,实现制氢与用氢的深度结合。
“我们成都市郫都区的东方电气就建了一座‘制氢、加氢一体站”,目前只是内部使用,还没对外开放,算是个试点。”张殷桂说。未来,随着《指南》的发布,相关标准的完备,“制氢、加氢一体站”松绑势在必行。当前,中国石化用煤制甲醇、再用甲醇在综合加能站完成制氢的技术路线,且工艺非常简单,技术上十分成熟。
安全高效再添保障
在加氢站,因为氢气容易泄漏,在车辆加氢过程中安全问题和相关检测是要害。这也成为限制加氢站布局、发展的重要因素。
此次《指南》的发布,不少人认为“谈氢色变”将成为过去时。
实际上,氢气的爆炸极限和燃烧极限是很宽的。它其实比天然气更难燃烧、更难爆炸。一旦发生泄漏,它会向空中逃逸,而不是下沉到地面上,这样就不容易伤及人员。“所以,如果加氢站的安全设施完备,其安全是可以被控制的。而此次《指南》的发布,更好地明晰了这个问题。”焦维衡说。
“因为氢气容易扩散的特性,它的爆炸条件是很苛刻的。所以,相对来说还是比较安全的。”张殷桂表示。
据悉,近几年来,国内还没有出现过氢气加注、氢燃料车、加氢站发生爆炸事故。尽管为了一次性加注氢气更多从而提高车辆的续航里程,已有消息证实氢燃料车的储氢瓶加注氢将会从35Mpa升级为70Mpa,但因为国家对储氢瓶的质量和材料有更为严格的要求,加上定期检定和日常管控做得到位,其安全性是有保障的。
虽然在国内相对安全,但去年以来,世界各地还是发生多起加氢站爆炸事故,不断为行业敲响安全警钟。“我国氢能行业正在高歌猛进,但若发生事故会立刻触动主管部门和百姓的敏感神经,对行业将造成巨大负面影响。”业内专家表示。
夏国富专家称,此次《指南》的发布对氢气的安全管理和技术要求进行了明确,为未来加氢站的建设和氢能全产业链的安全高效发展奠定了基础。
《指南》中对于加氢站安全强化作用体现在三个方面。一是建立了关键零部件安全标准。《指南》中明确要求建立阀门、压力传感器、温度传感器、流量计、阻火器、氢气浓度探测器和氢火焰探测器等零部件标准。二是建立了氢安全基本要求标准。包括临氢材料、氢密封、安全风险评估、安全报警、泄漏检测、防爆抑爆、个人防护、自动关断设备、安全泄放应急措施等方面的标准。三是建立了加氢站管理环节安全标准。
“可以说,这三个方面囊括了加氢站安全工作的各个方面,将有效推动加氢站安全管理更规范、更科学。”中国石化江苏石油天然气业务部(新能源业务部)副经理鞠晨芳说。
处于为加氢站制氢、供氢环节的中国石化广州石化公司化工一部经理罗杨表示,此次发布的《指南》,科学设置了氢能产业全流程“安全”门槛,建立了稳妥的“防火墙”,筑牢了从业人员的“生命线”。
“我们在氢气制、用过程中,将严格执行《指南》关于氢气的制、用的国家标准,确保安全稳定运行。”罗杨说。此前,广州石化对氢气充装过程编写了第一部氢气充装的《标准操作法》,以确保氢气充装过程安全运行。“在充装站和加氢站之间,我们优化了安全的运输路线,确保从生产基地到用户全过程安全。”
加能站或延伸成“供能站”
氢能是可以利用风、光、水等可再生资源生产出来的二次能源,中国的风、光、水等可再生资源极为丰富,在氢能产业的发展上有着得天独厚的优势。
“我们国家的氢能产业链,全产业链的技术都是国内自己研发的,有利于国家的战略安全。这也是氢能会成为中国能源发展未来方向的重要原因。基于这一点,即使需要一代人甚至几代人的努力,也要做好氢能的发展。”焦维衡说。
有预计显示,到2025年,国内各地方规划建设加氢站超过1041座,其中最多为广东,有200座;河北、河南、山东位列第二,大约为100座;内蒙古位列第三,有94座……
中国石化给自己今年的目标是要建成运行100座加氢站。“十四五”期间,中国石化建成1000座加氢站,并对氢能全产业链系统布局,为的就是让加氢像加油一样方便。中国石油则很早就表示,将在全国范围内投运50座加氢站。“十四五”期间,中国石油也有相应的规划。
眼下,在上海的轿车市场,氢能概念车已经“出笼”。
“氢能概念车加注氢如果从35Mpa变为70Mpa,续航1000公里是可以达到的。若比照现在给氢能公交车加注氢的时间七八分钟,相比较充电和加油竞争力可想而知。”张殷桂说。他表示,加注氢的成本再逐渐降低,双向利好之下,可以预见加氢站与氢能车将获得长足发展。
无疑,一个行业的发展需要政策的推动,但更需要靠市场来驱动。
当前,国内加氢站数量偏少,会直接影响氢能车加氢的便利性。如果加氢站等基础设施布局合理,加氢车的增量就会越来越多,便会形成一个良性互动的过程。
“指南的方布,针对性非常强,解决了运输方面成本方面的问题,加氢站的发展布局会更为合理,未来加氢站的发展也会提速。”专家表示。在此基础之上,结合新能源的发展功能,行业的创新发展也会更强,将全面促进氢能产业的发展。
那么,未来城市里的综合加能站会是什么样子呢?
“比如,天津市在海上搞了大量的光伏发电项目。这是天津市独有的优势。未来可以在综合加能站上大功率的氢燃料电池,用氢发电,为加能站周边的居民小区供能,在将综合加能站‘人·车·生活’的理念继续升级的同时,将综合加能站演进为‘综合供能站’!”佟德健指出。
事实上,在“碳中和”的趋动下,多能互补的供能方式已经成为能源供给的首选。各石油公司在发展加能站的基础上,也在有序推进充电桩、配套电网、加注(气)站和加氢站等基础设施建设,将充电桩同加油站、加氢站等供能方式综合呈现,便衍生出了综合供能站。
“不仅如此,未来的供能场景,应该是分布式的、多样性的、洁净的、绿色的。石油公司目前的综合加能站,就有天然的分布式供能场景的优势。”佟德健表示。
我国的氢能发展,未来可期!