加快推进加氢站网点建设的几点建议.pdf

21GREENENERGYVOL.32NO.4NO.188totallyOIL DEPOTANDGASSTATIONAug20,2023石加第3 2 卷第4 期总第1 8 8 期2023年8 月出版油油站库源色绿能加快推进加氢站网点建设的几点建议黄庆胜【中国石化湖北孝感石油分公司湖北孝感432100摘要：简要介绍了氢燃料电池的工作原理和优越性以及国内外加氢站发展的概况，分析了当前我国加氢站发展面临的困境，提出了推进加氢站网点发展的建议：一是利用当地有力条件合理规划布局加氢站；二是以需求为导向，统筹布局加氢站；三是把握好抢先机与讲效益的关系；四是氢资源不足的区域可选择站内制氢技术以降低运营成本；五是国有大型企业要发挥推进加氢站网点建设的“领头羊”和主力军作用。关键词：推进加氢站网点建设建议氢能是当前能源革命的重要载体之一。它是一种零碳、洁净的可再生能源，具有能量密度大、获取路径多样、生产和使用过程洁净等特点，是国家着力推进双碳行动计划实施的重要新兴能源。氢能尤其是绿氢的应用，是实现能源更新升级的重要手段。氢能源变革是深层次的，其历史意义和作用将超过煤炭替代木材、石油替代煤炭以及能源体系电气化变革等前几次能源革命。随着氢能技术持续创新，未来几十年氢能将逐渐走上能源的主舞台。由于能源结构制约，交通运输行业在我国温室气体排放总量中占比约1 2%，公路运输碳排放量占交通全行业总量8 0%以上，是降碳减排的重点领域。绿色氢能由于拥有制取原料范围广泛、无碳无污染的特性，目前被广泛视为最环保的能源。氢能应用将有助于替代传统高碳能源，保障能源安全，优化能源结构，氢能运输是构建绿色公路交通运输体系的关键路径 2 1氢燃料电池工作原理决定其优特性1.1氢燃料电池工作原理氢能源是完全零碳的洁净能源，经过与氧结合，最后的反应物只产生水，所以堪称交通行业的“终极能源”。燃料电池是指不用直接燃烧能源，通过电化学反应把能源的化学能转化为电能的高效发电设备。其电化学反应式为：阳极:H2-2H+2e阴极:0,+2 H*+2eH,02总反应：H,+=H,0该电化学反应没有CO,和CO,转化能量的过程仅有极少热量损失，转化效率通常为6 0%以上。因此，从长远来看，氢燃料电池应是最终发展路径。1.2氢燃料电池的优特性氢燃料其优点：效率高、噪音低、能量转换效率高、没有污染物排出等。氢燃料电池的工作原理决定了燃料电池汽车是真正的环保、高效汽车。氢燃料汽车、电力汽车、传统燃油汽车的特点见表1。表1氢燃料汽车、电力汽车、传统燃油汽车的特点项目氢燃料汽车电力汽车传统燃油汽车燃料加注时间加氢时间短，3 5min充电时间长,1 5 h加油时间短,3 5min电池污染程度无污染回收不当造成高污染污染高续航能力500 1 000 km300500km500 km注：信息来源中国经济网、太平洋汽车网国红网+氢燃料电池汽车除了环保的优点外，还具有与众不同的两大特点：一是电池的能量密度高，通常可达0.5 1.0 kWh/kg,且续航里程长。因此，在中长途货运、重货车替代等领域均拥有特殊优收稿日期：2 0 2 3-0 4-1 2。作者简介：黄庆胜（1 9 7 2），男，毕业于武汉化工学院（现武汉工程大学)化工机械与设备专业，本科，工程师，现从事加能站网络建设发展工作。22黄庆胜加快推进加氢站网点建设的几点建议绿色能源点，是中重型汽车脱碳的优选环保节能形式；二是其电堆与氢罐分离，发动机的安全性能提高，而且电堆不容易发生爆炸。氢燃料车在行驶舒适性、续驶运营里程、注氢时间都到达或超越燃油车性能。因此，积极发展燃料电池汽车，对于提升我国能源应用格局、促进能源洁净和低碳发展具有重大意义。1.3在北京冬奥会上的完美展示在2 0 2 2 年北京冬奥会中，氢能因具备高寒条件下平稳运行、完全零碳、洁净环保的特点，成为北京冬奥会期间体育场馆、生活区域之间公共交通的主要供能燃料，也成为北京冬奥会期间“碳中和”的关键措施。北京冬奥会的交通工具基本上都是氢燃料电池提供动力的乘用车和巴士。北京冬奥会不仅是冬奥选手的竞技平台，也成为氢燃料电池汽车展示的平台。北京冬奥会期间燃料电池汽车和加氢站点规模化服务赛事，是全球各地加快发展氢能科技和推动氢能交通建设以适应气候变化的重要体现。2加氢站发展状况2.1国外加氢站发展现状近年来，许多发达国家和地区纷纷制定有实操性的氢能战略与应用路线图,并相继在交通、工业生产、发电、能源储备等方面开展相关领域应用，重点以交通行业的应用为主，重点聚焦于乘用车、公共交通车、电解设备、卡车等多个领域。据统计，目前全球燃料电池汽车保有量最多的是美国，约为世界保有量的三分之一，之后为中国、日本和韩国。总体来看，日本、德国和美国在氢燃料电池技术领域处于全球领先地位。当前全球加氢站数量不断增长。截至2 0 2 1年底，全球加氢站数量规模已超过6 8 5座，其中亚洲共有加氢站3 6 3 座，欧盟国家目前拥有2 2 8 座加氢站,其中德国1 0 1 座，奥斯陆、科隆、罗马等城市已投人了氢燃料电池巴士。北美洲已建成加氢站8 6 座，2 0 2 5年将超过2 0 0 座，半数以上加氢站都设在加州，其应用范围大部分为小型乘用车，目前约占美国燃料电池乘用车数量的50%。此外，还有小部分叉车市场应用与公交巴士示范2.2我国加氢站发展现状截至2 0 2 1 年底，我国加氢站数量为2 55座，氢燃料电池汽车约为9 3 1 5辆，已成为世界最大的燃料电池商用车应用市场。展望汽车产业发展未来规划，目前已有北京、上海、重庆、广州、武汉、河北、河南、浙江、山东等十多个省（市)和地区政府发布了有关氢能产业发展规划和行动计划。在已发布的当地规划中，预计到2 0 2 5年燃料电池汽车将达到5万辆，加氢站将达到1 0 0 0 座。3当前加氢站发展面临的困境分析3.1氢燃料电池汽车存量少，发展速度制约了加氢站规模化进程目前，国外氢燃料电池汽车已经完成了整车的技术、性能研发工作，整车性能已能接近传统汽车水平，成熟度已接近产业化阶段，如日本丰田、本田和韩国现代汽车，其中丰田Mirai汽车销量处于领先水平 3 。与国际先进水平相比，我国氢燃料电池汽车在整车总体布置、动力性能、氢气消耗量等基本性能方面已差距不大，但在关键材料及技术、核心零部件、耐久性及整车集成等方面仍有明显差距 3 。当前，我国以发展客运大巴车、货运车等商用车作为氢燃料汽车产业的主攻方向，而乘用车暂无规模化生产。氢燃料电池汽车成本高，其购买方主要为大型国企或有政府补贴的单位，大部分消费者仍处于观望阶段，我国氢燃料电池汽车目前主要在公交、物流、重型货运、厂矿港口等固定线路上使用。其行驶路线固定，仅需在车辆行驶的区域内建加氢站就可满足需要，从而造成加氢站布点缓慢。3.2选址困难影响加氢站发展规模加氢站的商用特性决定了选址要首选城市城区，以保证加氢业务的便利性。但由于城市建设用地资源紧缺，找到适宜新建加氢站的土地相当艰难。另外，国家加油（气)站建设政策，加氢站用地必须为商业用地，从而造成加氢站投资成本增加，并且增加了选址难度。氢气属于危险化学品，我国对加氢站运营及氢气储运，按照危化品管理要求进行监管。较高的安全距离要求，对中心城区加氢站选址有很大影响。当前，在原有加油（气）站上扩（改）建加氢站，已经成为破题解决加氢站选址难的最佳方式。3.3设备成本高制约加氢站建设投资目前，由于我国加氢站主要设备的关键技术储备相对不足，且设备国产化水平较低。我国加氢站关键设备的升级改造以及核心技术远落后于23VOL.32Aug 20,2023NO.4NO.188totallyOILDEPOTANDGASSTATION石2023年8 月出版第4 期总第1 8 8 期第3 2 卷加油库站油绿色能源GREENENERGY美、日、欧等发达国家，如7 0 MPa高压储氢工艺、氢气压缩机、氢气加注机、加氢站不锈钢主材等关键技术。加氢站关键技术的不足，使得加氢站建设中所需设备主要依赖进口，推高了项目运行成本。另外，加氢站建设尚在起步，加氢站设备产能低，全国一年不到百套。加氢站内个性化设计以及设备型号配置差别很大，主要设备未达到规模化生产的程度，也是推高加氢站设备成本的一个原因。3.4低成本高效储运技术尚不成熟氢气储运环节目前尚未打通，存在成本高、压缩和储运过程耗能大等问题。目前国内主要使用长管拖车运氢，距离短、运量少，运输压力主要为35MPa，低于国外的7 0 MPa。国外液氢已开展商业化应用，国内尚未在民用领域推广。固态金属、有机液体和合成燃料三大类的储氢介质尚未实现商业化。随着技术进步和未来氢气用量的增加，预计管道输氢、有机液体和固态金属储运技术有望成为大规模氢气储运的发展方向。3.5氢气售价成本较高，商业模式不够稳定综合相关资料，目前氢燃料电池汽车和燃油车经济平衡点约在氢气价格3 8 元/kg，但现阶段氢气普遍售价在6 0 7 0 元/kg，制氢和储运成本较高。目前部分地区补贴后售价为3 0 4 0 元/kg。科技时代的创新，相关技术将逐步成熟并应用，但可再生能源制氢成本、储运注用氢各环节成本下降仍任重道远，2 0 3 0 年前氢能产业链内生驱动力较难形成。降低全产业链成本、不断培育并扩大终端使用场景将是面临的主要问题。4加快推进加氢站网点建设的建议4.1利用当地有利条件，合理规划布局加氢站加氢站是氢能源供应的重要基地，应以需求为导向、适时提前布点为原则。一是融人当地氢能发展规划，在地方激励政策指引下，充分运用好当地政府对加氢站建设补贴政策，推进加氢站建设；二是根据当地氢能产业发展实际情况，制订可行的实施方案，在交通重点区域建加氢站，逐步推进物流交通氢能化；三是中西部具有充足的煤化工业副产氢，可优先规划布局加氢站，作为试点突破。目前，当地政府发力是加氢站建设发展的主要推手，当地环保意识强、氢资源充足、加氢站规划发布早、建加氢站有补贴，这个区域的加氢站发展就快。4.2以需求为导向统筹布局加氢站目前氢能产业处于早期市场发展阶段，资源供给推动市场发展，市场消费带动基础设施建设。具有一定经济发展规模的城市，应依据本地实际情况，以氢燃料汽车需求为导向，以供需平衡为根本，合理布局加氢站。4.2.1加快推进氢能交通先行先试，有序开展交通领域示范应用具备条件的城市应主动争取国家专项资金投资，参与我国燃料电池汽车示范应用城市群建设。在城市人口密集区，布局氢燃料电池公交、城际大巴、物流车、市政车辆等公共服务行业氢燃料电池汽车；在运营密度高及线路固定的工业园、港口等区域，推广氢燃料电池货车使用，在生态旅游景区，投放一批氢燃料电池大巴车，打造氢能旅游新名片。4.2.2加氢站与氢燃料电池商用车互动发展目前多地政策引导优先发展氢燃料电池商用车。一是公共交通总体成本较低，而且还可以取得不错的市场普及效应，在形成相当规模市场后促进燃料电池成本和氢气成本降低；二是由于运行在固定区域的商用车一般较为集中，所以配套加氢站相对容易。在加氢站座数增加、氢气供给与燃料电池生产成本下降后，又会推动燃料电池汽车的生产4.3把握好抢先机和讲效益的关系平衡这个关系较好的办法是，作为建站投资方应与氢燃料电池汽车经营或生产企业进行合作，共同发展。为实现气候目标，欧盟正积极谋求交通物流行业的绿色转型。在助推氢燃料货运应用方面，H2Accelerate（2 0 2 1 年戴姆勒公司、沃尔沃公司、IVECO、道达尔和壳牌石油等国际集团组成的合作组织H2Accelerate）的成员企业已开始布局。2021年，戴姆勒公司与壳牌新能源公司签订合作协议，壳牌公司约定为戴姆勒公司销售的氢燃料货车建设加氢站。该协议称：壳牌石油公司将自2024年开始，在德国汉堡至荷兰鹿特丹港的绿氢制造中心带上建设重型货车加氢站。在发布的声明中宣称：“该计划宗旨是扩展氢动力货运通道，到2 0 2 5年该通道将达到1 2 0 0 km长度。在2 0 3 0年将建成投营1 50 多个加氢站和50 0 0 余辆奔驰24黄庆胜加快推进加氢站网点建设的几点建议绿色能源燃料电池货车。”4.4氢资源不足的区域可选择站内制氢降低用氢成本当前，氢的储存和输送是制约氢产业发展的重要环节。我国加氢站主要依靠长管拖车进行运输，受设备影响造成氢气运输能力低、成本高、装卸时间长且综合能效低。拥有制氢系统的加氢站节省了氢气运输环节的费用，用氢成本也会相应降低。2023年初，我国首个甲醇制氢加氢一体站投用。该站是由中石化燃料油公司大连盛港油气氢电服“五位一体”综合加能站升级而成，每天可产出1 0 0 0 kg99.999%高纯度氢气。主体装置占地仅6 4 m，而同等制氢规模的传统设备占地面积超50 0 m,项目布局方便且建设周期短，有利于推广复制。由于甲醇成本较低,且运输更加方便、经济,站内制氢加氢降低了储氢能力的要求,综合考虑制、储、运成本，该项目用氢成本可降低2 0%以上，将成为我国低成本加氢站的示范样本。4.5国有大型石化企业是推进加氢站建设的领头羊和主力军国有大型石化企业可利用现有加油（气）站网络土地资源，将符合选址条件的加油（气）站改建为加油（气）、加氢多功能合建站，既可节省建站用地，并降低加氢站的投资成本，又简化了加氢站用地选址、土地审批等建设报批流程。大型石化企业具有充裕的建设资金、成熟的安全生产以及运营管理规范和流程、源源不断的副氢资源，这些都是加氢站降本增效的有利条件。2020年，中国石化集团已提出打造世界领先洁净能源化工公司的目标，目前已成为年产氢气350万t的国内最大规模氢资源生产企业。中国石化集团现已肩负起建成我国第一大氢能公司的央企责任。近5年，中国石化集团将全面建设以油氢混合的多功能加氢站网络，采取“以油育氢、以氢促油”。“十四五”期间，中国石化集团规划建成加氢站1 0 0 0 座。5结束语当前加氢站建设投资成本高、氢气市场价格高、产业链有待完善、加氢车辆数量少等客观因素，造成加氢站无盈利空间，但是多地政府瞄准新能源发展前沿、逐步出台相关激励政策，激发我国加氢站建设逐步步入快车道，加氢站建造数量也逐年递增。随着技术不断创新，氢能制取和储运成本不断下降，氢气价格将逐渐“亲民”；加氢站设备国产化程度大幅提升，并逐步实现规模化建造，加氢站投资成本会逐年下降。预计到2 0 3 5年之后，随着制氢、储运、加注等相关技术和法规标准相继成熟和完善，加氢站为实现双碳目标将充分发挥出自有的举足轻重的作用。参考文献1李勃昕，张华俊，彭红，等.以“双碳”战略构建绿色氢能公路交通运输体系J.中国发展，2 0 2 2(5):23.2张智，赵苑瑾，蔡楠.中国氢能产业技术发展现状及未来展望 J.天然气工业，2 0 2 2,4 2（5）：1 56-1 6 5.3王吉华，居钰生，易正根，等.燃料电池技术发展及应用现状综述 J.现代车用动力，2 0 1 8（2）：7-12,39.2023 年第4 期广告目次封面优必得石油设备（苏州）有限公司封2青岛澳科技术有限公司封3保护环境，人人有责封底江阴市富仁高科股份有限公司前插1青岛澳科技术有限公司前插2北京均友欣业科技有限公司后插1石油库与加油站杂志社有限公司后插2保护环境，人人有责excitation changes from small to large,the frequencyresponse characteristics of the system may exhibit atransition from gradually hardening(soft)to gradu-ally softening(hard),which is different from piece-wise bilinear models.This study has guiding signifi-cance for the dynamic characteristics design of vibra-tion isolation devices.Key words:oil pipeline,corrugated pipe,liquid-solid mixture,vibration isolator,piecewise linearnonlinear,spine line.INFORMATION TECHNOLOGY10 Research and Application of a Digital DeliveryBased Full Lifecycle Management System for OilStorage Equipment.Zhou Jin,Lu Hang,Zhang Jian-feng,Yan Yan,Yang Fei.Abstract:In view of the fact that the information de-livery of oil depot engineering,projects adopts themethod of file acceptance,which is realized by filingpaper text or electronic data,the delivery process iscumbersome,and the delivery data is difficult to re-use,leading to incomplete information in the wholelifecycle_of oil depot equipment,which is not con-venient for information management and applicationduring the operation period of oil depot,a set of fulllifecycle management system for oil depot equipmentbased on digital delivery has been developed for Sin-opec Jiangsu Petroleum Products Company.A de-tailed introduction was given to the definition of dig-ital delivery,the overall architecture of the system,and the application of the system.The application ofthis system is of great significance in reducing equip-ment failures,fully utilizing equipment efficiency,improving equipment utilization,ensuring safe andefficient operation of equipment,providing accurateand timely information for enterprises,saving opera-tion and maintenance costs,and improving the levelof equipment lifecycle management.Key words:oil depot,equipment,full lifecycle,management,information,systems,research anddevelopment,applicationSAFETYTECHNOLOGY14 Discussion on Safety Interlock and Alarm Settingfor High and Low Liquid Levels in Vertical OiTanks.Zhao JianjunAbstract:In order to accurately and reasonably de-termine the high and low level safety interlock,a-larm height,and alarm,response of_ vertical oiltanks,not only ensuring the safety of oil storage anddelivery,but also maximizing the effective storagecapacity of oil tanks under low inventory operation,in accordance with the standards Code for design ofoil depot(GB 50074-2014)and Design specifi-cations for tank farms of storage and transportationsystem in petrochemical industry（SH/T 30 0 7 -2014),and in combination with work practices,the setting method,calculation formula,and alarmresponse method for safety interlock and alarm ofhigh and low liquid levels in oil tanks are proposed,and an example is given for demonstration and verifi-cation.,At the same time,some suggestions are putforward for further improving the safety interlock ofhigh and low liquid levels in oil tanks.Key words:oil product,vertical storage tank,highand low liquid level,safety,interlocking,alarm,setting,discussion.GREENENERGY17 Market Prospect Analysis of Distributed Methanol-to-Hydrogen Production Technology in Gas Sta-tion.Li Zhixuan.Abstract:Taking the first integrated methanol-to-hydrogen production and hydrogen refueling sta-tion in China as an example,the distributed metha-nol-to-hydrogen production technology in gas sta-tion is briefly introduced,and the application pros-pect is analyzed.The distributed methanol-to=hy-drogen production technology in the station is a tech-nology based on methanol reforming to produce hy-drogen._This technology uses the characteristics ofhigh hydrogen yield and easy transportation of metha-nol to the hydrogen end.Methanol and water areused for reforming reaction under the action of cata-lyst to obtain mixed gases such as H2,CO2 and CO,and then hydrogen products with purity up to 99.999%are obtained after separation and purification.This technology has the advantages of simple equip-ment,convenient operation,wide applicability,safety and reliability,and is widely used in hydrogenproduction.This technology also has the advantagesof reducing energy waste,environmental protectionand energy conservation,significant economic bene-fits,high product purity,high production efficiency,stable and reliable operation,and simple operation,with broad market application prospects.Key words:distributed methanol-to-hydrogenproduction technology，i n t r o d u c t i o n，a p p l i c a t i o n,prospect,analysis.21 Several Suggestions for Accelerating the Construc-tion of Hydrogen Refueling Station Network.HuangQingsheng.Abstract:The working principle and advantages ofhydrogen fuel cells,as well as the overview of thedevelopment of domestic and foreign hydrogen refue-ling stations are briefly introduced.The difficultiesfaced by the current development of hydrogen refue-ling stations in China are analyzed,and the sugges-tions for promoting the development of hydrogen refu-eling station network are put forward:the first is toplan the layout of hydrogen refueling stations reason-ably using local strong conditions;the second to co-ordinate layout of hydrogen refueling stations accord-ing to market demand;the third is to grasp the rela-tionship between seizing the opportunity and empha-sizing efficiency;the fourth is to choose on-site hy-drogen production technology to reduce operatingcosts in areas with insufficient hydrogen resources.Large state-owned enterprises should play a leadingand main role in promoting the construction of hydro-gen refueling stations.Key words:promotion,hydrogen refueling station,network,construction,suggestion.QUANTITY AND QUALITY MANAGEMENT25 Selection,Installation,and Management of E-quipment Related to Precise Oil Distribution in OilDepots.Zeng Yongzhao,Zhao Ying,He Yifeng,HeJiahui,Xiong Qun,Song Zhaoning.Abstract:The relevant imported and domestic _e-quipment,such as microcomputer_oil distributionsystem,flowmeter,numerical control valve,temper-.I