随着燃料电池汽车产业的发展,其上游氢能产业也得到了迅速的发展,但氢能产业目前还面临着生产、运输和供氢基础设施缺乏等问题,其中氢气的运输在整个氢能供应链的经济、能耗性能中占有很大比重。本文主要讨论氢气运输的几种方式及安全性,分析影响运氢方式的选择因素和未来发展趋势。高压氢气运输分为集装格和长管拖车两类,其中,集装格由多个40L的、压力为15Mpa的高压储氢钢瓶组成,运输较为灵活,适用于需求量小的加氢站;液氢的体积能量密度为·L-1,是15Mpa压力下氢气的。液氢槽罐车运输是将氢气深度冷冻至21K液化,再装入隔温的槽罐车中运输,目前商用的槽罐车容量约为65m3,可容纳4000kg氢气。国外加氢站使用该类运输略多于高压气态长管拖车运输。管道运输分为气态管道运输和液态管道运输两类。气态管道直径约~、压力范围为1~3Mpa,每小时流量约310~8900kg氢气,目前该类管道总长度已超过16000km,主要分布在美国、加拿大和欧洲等地,其投资成本较天然气管道高50~80%,其中大部分的成本用于搜寻合适的地质环境来布局管道线路;液态管道采用真空夹套绝热技术,由内层和外层两个等截面同心套管构成,且两个管套中间抽成真空状态,防止内管内液氢的温度扩散。利用氢气可以从含氧化合物中夺取氧的性质,冶金工业可以冶炼金属。上海氢气运输价格对比
其昂贵的投资使氢气运输成本基本维持不变。当加氢站规模达到1500kg·d-1时,氢气的运输成本大约为6元·kg-1。单从运输方面的成本来看,三种运输方式中以液氢运输成本比较低,管道运输比较高。注意此液氢运输成本没有包含氢气液化及蒸发成本,氢气液化设备的投资非常巨大,一个日处理量为120t氢气的液化厂投资约为9千万美元。Syed等计算了规模为3×104kg·h-1的氢气液化成本,达到·kg-1,若考虑到此,长管拖车运输氢气的成本在目前还是比较低的。由于长管拖车运输和槽车运输技术都非常成熟,通过技术进步降低设备成本不大可能。但是今后生产规模扩大后能降低部分成本。3能耗分析氢气首先经过压缩或液化后再进行运输,这些过程都需要消耗能量。Bossel等深入地比较了压缩和液化的能耗以及氢气道路运输的能耗,可为氢气运输方式的选择提供参考。氢气的高热值为142MJ·kg-1,如果将氢气压缩到20MPa,大约消耗能量14MJ·kg-1,相当于氢气内能的10%左右。液化能耗很高,具有明显的规模效益。当液化量很少时,液化能耗甚至高于氢气的热值,当液化量达到1000kg·h-1时,液化能耗仍超过40MJ·kg-1,是低热值的30%以上。对于一般规模的液化厂,氢气液化能耗大约为压缩能耗的3倍。 四川管束车氢气运输氢能发展离不开全产业链技术创新和突破。
国内氢气管道建设的参与方,既有国外的企业,又有国内的企业。氢气管道属于管道的一种,若未来氢气像石油、天然气一样作为能源进行管理,氢气管道资产属于哪一方,由谁来投资建设、由谁来运营都是值得探索的。在管道输送氢气方面,也有不少人士看好充分利用现有管道设施,在天然气中掺入氢气进行输送。不过,这可能需要协调好各方的利益。国内长输油气管网主要由三大国有石油公司拥有。有数据显示,中石油约占85%,中石化占8%,中海油占5%,其他公司占2%。据eo此前报道,2017年气荒以来,各地方对省内管网的规划与建设进入了新一轮的强化期。这一轮,黑龙江、江苏、辽宁等地方组建并成立了新的省级管网公司。但是组建不久,准备启动建设的黑龙江省天然气管网就出师不利,遭遇了中石油的阻击而停滞不前。就油气管网而言,从1958年底完全依靠中国自己力量建设起来的克拉玛依至独子山炼油厂长距离输油管道算起,已经经历过了60年,但目前省网与国家管网将如何共存,仍充满未知与挑战。国家管网公司虽将落地,但还会面临多且复杂的问题。
若国内放宽对储运压力的标准,相同容积的管束可以容纳更多氢气,从而降低运输成本。当运输距离为100km时,工作压力分别为20MPa、50MPa的长管拖车运输成本为、后者约为前者的。管道运输:具有发展潜力的低成本运氢方式我国氢气管网发展不足,建设提速低压管道运氢适合大规模、长距离的运氢方式。由于氢气需在低压状态(工作压力1~4MPa)下运输,因此相比高压运氢能耗更低,但管道建设的初始投资较大。我国布局氢气管网布局有较大提升空间。美国和欧洲是世界上早发展氢气管网的地区,已有70年历史。根据PNNL在2016年的统计数据,全球共有4542公里的氢气管道,其中美国有2608公里的输氢管道,欧洲有1598公里的输氢管道,而中国有100公里。随着氢能产业的快速发展,日益增加的氢气需求量将推动我国氢气管网建设。 氢气的储运方式当前,氢气产品的商业化储存方式主要是气态储氢,液氢只能用于行业。
越来越多的公司制定了激进的脱碳目标,而扩大可再生能源发电并不能达到目的。晚上没有太阳,风电场的产量也不稳定。绿色氢能可以扩大可再生能源的贡献:被储存更长的时间;运输到不能产生可再生能源的地方以及被使用。与其他可再生能源相比,氢能有的脱碳功能目前,全球40%的二氧化碳排放来自电力生产,但随着可再生能源的持续增长,这一数字将会下降。工业和交通等其他行业的二氧化碳排放量占全球的55%,可再生能源的比例远低于发电厂,因为风能和太阳能的直接应用有限。氢气作为燃料,主要还是通过氢燃料电池,将氢能转化为电能。福建氢气运输成本比较
电子工业可以利用氢气来制取纯硅这种半导体材料。上海氢气运输价格对比
氢气输送是氢能利用的重要环节。一般而言,氢气生产厂和用户会有一定的距离,这就存在氢气输送的需求。按照氢在输运时所处状态的不同,可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。其中前两者是目前正在大规模使用的两种方式。根据氢的输送距离、用氢要求及用户的分布情况,气氢可以用管网,或通过高压容器装在车、船等运输工具上进行输送。管网输送一般适用于用量大的场合,而车、船运输则适合于量小、用户比较分散的场合。液氢、固氢输运方法一般是采用车船输送。氢气的输送之所以效率低,原因在于储氢密度太低。目前各种输送氢气的方法实际是输送储存的氢。如果储氢密度提高了,输送氢气的效率自然也就提高。现在科学家大胆设想氢一电共同输送,可望大幅度提高能量输送效率。该设想是在特大规模的太阳能发电中心,人们首先利用光伏光电或太阳能热发电获得大量的电力,再利用这些可再生能源获得的清洁电力,电解水制氢,继而液化氢气得到液氢。利用多层同轴电缆,同时输送液氢和电。电缆中心输送液氢。上海氢气运输价格对比
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