氢听剧场：许壮——《低成本氢供应的解决方案》

低成本氢供应的解决方案

谢谢韩总的介绍，我今天演讲的小主题是《低成本氢供应的解决方案》。

为什么说这个事情？我们中国目前发展新能源，推动到交通领域有路线上的区别。我们最大的区别是我们主推商用车的发展模式，和欧洲、美国目前以乘用车为主的模式有非常大的不同。在这一块除了在燃料电池本身的技术层面有一些变化，那么在氢能供应这层面也会有一些变化。

比如这边我们通过成本大致的核算，通过燃油经济性的角度来考虑，如果我们要推商用车的这种大巴也好，物流也好，甚至是未来的重卡，他如果和传统的柴油来相比的话，它的经济性的要求就会更高。换句话来讲它对氢供应成本的要求实际上要求是要求做得更低。那么从氢供应的角度来讲，我们就需要开发一个低成本的氢供应技术。

从氢的上游到加氢站这个边界位置来看的话，它有制氢、储运、加氢站，低碳院在布局其中相应的一些我们认为比较关键的技术开发，我们也希望以此来推动整个氢供应链的成本降低。

首先讲一下我们对加氢站的认知，很多企业在投资加氢站的时候比较在乎一次性投入，但如果做加氢站全生命周期的分析，你会发现刚开始投入的设备成本，比如说压缩机储罐和加氢机相关的成本其实不是占你全生命周期最主要的部分，更关键的是在加氢站的降本增效，也就是在运维层面。运维层面比如人员会有一定的费用，在可靠性上，每天如果连续无故障加注次数很低的话，如果说在高密度加氢的状态下你不能够适应非常高的可靠性，如果停一天可能带来的设备折旧就已经造成很大的成本。如果一天的加注量可以加注得更多，同样的设备、同样的固资投入，那就可以给你带来相应更多的收益。所以从这个角度来讲，我们认为加氢站如果要降低它的成本的话，从提高加氢站的加注能力、它的可靠度来降低它的电耗、人工操作，这样的话实际上对于实现低成本我们认为是更重要的一个路径。

在这里，我们低碳院提供了解决方案。一方面我们从整体整站的工艺控制角度来提供我们的解决方案，这里面其实可以看到加氢站本身不是一个简单的氢气的输送和流量的输送，它的特点是氢气的可压缩性，氢气的可压缩性带来的就是说加氢站内部的流量是一个动态变化的，比如说压缩机，当管输车的压力很高的时候，它的输出的流量是很大，但当管输的压力降低到10兆帕以下，你会发现你的加注能力是有非常大程度的下降。那么在这个时候，实际上你配置相应的储氢它就是起到了一个削峰填谷的作用，但你具体怎么削峰填谷，实际上这里面是一个动态的物质管理的过程。

与此同时，发挥加注能力的同时，需要有一个比较合理的压缩环节，加注环节。因为氢气的流动过程一方面是做机械功去升压，另一方面是直接降压去加注，通过它自己的压力推动。在这个过程中，你的能量的管理实际上也是非常重要的，这个就最终决定了最终的电耗。  

所以目前低碳院提供的控制系统的解决方案是，我们根据客户对于加氢的需求，我们有一个虚拟仿真平台，我们通过虚拟加氢站先跑一遍，在这种基础上，我们会给客户提供一个合理的压缩储氢以及相应的整站工艺控制、气流走向相应的建议。在这个基础上，我们在运用上相应的智能化的控制措施来提高每天的加注量、降低相应的能耗。在这里边还有一点，我们是希望做到全自动控制，这样会把我们操作人员相应的工作量解放出来，这样在人员层面你也可以降低相应的成本。

除了整站的优化以外，实际上这里面其实还涉及到加氢过程，为什么说在加氢站里面是重要的一个过程？因为加氢过程它涉及到站、车以及操作人员三者相互接触，这个位置首先是安全性的问题，每天如果是全负荷运行的加氢站，那加氢的事件发生的频率是非常高的。比如一天像我们南海加氢站可能一天要加100多次，100次算下来一年的加注就要达到上万次，这样我们就要把整个安全系数控制得非常低，比如说负6，至少在这个级别。这样在安全的角度来讲的话，一方面是要像上一个报告韩总讲的本身设备的安全、管理的安全。在加注的过程中它的安全就在于说在这里面氢气加注过程它实际上是一个减压的压差推动的过程，在这个过程中首先氢气存在一个J-T膨胀效应，在这个过程中它会产生一部分的热量转化，也就是说它实际上是一个有温升的过程。另外一点当我们加氢站的高压氢气加注到车载储气系统的时候，这时候会对车载储气系统内部的氢气有一个压缩过程，这个时候也会造成一个距离的温升。从另外一边的图也可以看到，我们在实际加注过程中，在短短30秒以内它的温度会剧烈升高很快，这个时候过程中温度就要进行非常精细的控制，如果超过85度，对于我们车载的气瓶来说，我们现在用的是碳纤维缠绕的气瓶，是有一定的高分子、环氧树脂或者是其他高分子材料存在，如果温度更高的话就会对它造成蠕变或者力学性能下降，这个过程中会产生安全隐患。所以从安全角度来讲，加注整个过程的精准化的控制是非常重要的一点。   

另外一点就是刚才说的加注效率问题，因为你希望从一个加注口能够非常快速的把车给加满，现在我们提一个要求是我们要接近燃油车的加注性能，如果一个大巴车加30分钟和加15分钟是完全不一样的，如果你可以15分钟甚至5分钟可以加满一辆车，这样对于加氢站来讲是可以减少你的土地支出和设备支出，这都是相应成本的考虑。

如果要做到快速加氢，现在要做的是和我们安全性之间矛盾的解决，你既然要快同时也要安全，那我们怎么来做到？这里面提出温升加氢过程管控的技术，通过来识别不同加注过程情况下储气瓶内部的状态、环境的状态以及站内的状态，来作为动态的加氢调节来缩短相应的加注时间，这个做法除了能提高效率，另外一方面实际上我们也是对能耗的一个平衡，因为我们知道现在从佛山地区的应用场景来说，它的整个全年的温度是偏高的，车载瓶的温度如果过高的话，那它起始温度就比较高，所以为什么说南海地区的很多方案都要求要有预冷措施。在这种情况下如果能够对加注过程有一个精准化的控制措施，实际上也是在节省预冷能耗，这个最终也是会对我们整站的成本的降低有一个比较大的好处。   

这是我们低碳院在松岗加氢站和桃源加氢站正在运行的工艺控制系统和快速加氢机装备，这是我们相应运行的指标。这里面大巴车我们可以5-8分钟加注满，目前已经连续无故障加注了有2万次，总的累计加氢量超过了100吨。我们把我们开发的加氢系统和国际相应的标准做了对标的认证，我们目前也取得了相应的TUV性能测试的结果，这个过程中我们发现相应的考核指标我们都是能够达到相关的标准的要求的。   

除了加氢站本身低成本，我们其实关注的是整个氢的产业链。加氢站是一部分，氢的品质它也是一部分，如果氢的品质达不到燃料电池要求的时候，它最终影响的是燃料电池的可靠性，影响燃料电池可靠性引发的最终结果也是我们全产业链成本的提高。所以我们为什么要考虑做氢品质这方面技术的布局，一方面我们希望在目前我们用便宜的这种副产氢也好，或者是相应的化工基础的这种氢，我们希望通过它的比较低的价格来优先推动交通领域的大规模的示范。在这个过程中，其实我们短期关注到的应该是氢气的纯化技术，现在我们很多的纯化方案应该说是针对4个9、5个9高纯氢的方案，但实际上可以做到成本更低。这里面的问题就在于燃料电池的氢气的要求并不等于高纯氢的要求，这里面有吸附材料和工艺方面的调整。调整的好处就是可以给你带来最终氢气的产率的提高，如果你产生更多的氢气，你的回收率更高的话实际上也降低了你相应纯化步骤的成本，这也是我们目前研发的定向纯化的技术。

回到氢品质这个角度，我们也能够提供相应的氢品质的检测服务，这里面的核心就是对于14类杂质加上固体颗粒物，对于氢品质的要求方面来讲，它的是非常低的，硫要求4个ppb，这个对于检测限、检测能力以及气体的输送到检测器之前的样品的制备过程都是有一个比较高的要求的。在这里我们已经搭建了一个完全能够覆盖相应标准，并且已经能够和国外进行对标的一个检测平台。     

有些人会觉得我们目前在以化石基础的这种氢气为主的时候，我们会觉得氢气品质是一个问题，会认为未来可再生制氢的时候可能不存在氢气品质的问题，但实际上我们搜集到的相关数据，发现可能可再生电解制取的氢气也是存在氢品质的管控的需要的，比如我们也发现电解槽出来的氢气里含有硫的这么一个现象，这里面并不是说氢品质的管控完全是针对我们化石能源的氢，但实际上它针对的应该是所有我们进入到燃料电池系统内的所有氢气，它都应该有一个品质管控方面的要求。

总体来讲，我们低碳院还是希望能够在氢的供应链这一块能够推动它的低成本化，我们也是保持一种开放合作的态度，也希望和很多地域性的公司也好、机构也好，我们共同一起来去联合推动相应的解决方案，最终的目的也是促进氢能产业的健康发展。

以上是我的报告，谢谢各位。