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圖：北京中科富海低溫科技有限公司寧永強(qiáng)

       5月21日，由電池聯(lián)盟、中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會電池專委會和中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會氫能及燃料電池分會(籌)聯(lián)合舉辦的“2019新型制氫技術(shù)與加氫站建設(shè)高峰論壇”在蘇州隆重召開，北京中科富海低溫科技有限公司寧永強(qiáng)作了題目為“氫液化技術(shù)對氫能產(chǎn)業(yè)的意義”的演講。以下為寧永強(qiáng)演講全文：
 
        感謝大會的邀請，公司主要是做氫能設(shè)備。
 
       今天講五方面的內(nèi)容：一個是中國氫能產(chǎn)業(yè)供需分析主要是講燃料電池車方面的。這是歐陽院士寫的15年氫燃料電池發(fā)展的藍(lán)圖。車的數(shù)量、加氫站的數(shù)量、加氫站每天要加多少。今年修改了一下可能比較大一點，公司是2016年8月份成立，這幾年來發(fā)現(xiàn)了一個問題，氫這方面，這兩年車發(fā)展比較快，現(xiàn)在越來越有一個問題凸顯，我們車每天在增加的同時，越來越多的人考慮一個事，氫能怎樣保障讓這個車運轉(zhuǎn)起來，這是根據(jù)我們國內(nèi)的城市所做的一個模型，這個城市說到2020年建30座加氫站，每個加氫站有500公斤的加氫能力，達(dá)到這個水平，我這個城市就對運營的人補貼多少多少錢，根據(jù)這個算法，這個城市最起碼要有10噸每天的氫源，才能保證加氫站和車輛運營起來。然后我對比了兩個路線圖，一個是氫源10噸，這個氫源暫時不考慮通過什么方法，主要是兩個路線，一個是壓縮的，目前工業(yè)氣體的應(yīng)用方式，一個是液化的方式，如果大家對氣體這方面有所了解的話可以算一算，要把10噸氫每天運掉，就差不多需要500標(biāo)方每小時的壓縮機(jī)15臺，然后TT車110輛，8個充裝位24小時不停充。110個車有的是停在加氫站供氫，有的是充裝，差不多是這樣的關(guān)系。110臺配司機(jī)的話，每個車配4個，所以相當(dāng)大的投資。所以我們講氫的成本，不光是原料、運費的成本，還有運營方面。講到這個方面，我們也跟一些行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)院溝通過，現(xiàn)在國內(nèi)運氫的技術(shù)管道全國700—900萬，一共不到1000萬，如果這個城市大到這個規(guī)模，就占到全國的1/10。反過來，以液氫運輸，至少效率大大提高，我們只需要給它配15公斤每天的液化裝置，配兩個100立方的儲罐，45立方的液氫的槽車，很好解決。
 
       這是一些券商總結(jié)出來的，不同的制氫方式，包括化工尾氣，不同的算法得出的價格。我們認(rèn)為紅框里的東西是比較適合于給我們的氫能源，然后來做氫源，如果用甲醇、水電解、煤制氫等，這些都是二次能源、三次能源有效率非常低。這是我們最大的氫氣來源，每年可以實現(xiàn)325萬噸的氫能的這是我們的氯堿化工，是25.6萬噸，雖然氯堿總量不大，但是能夠提供的氫比較大。目前有一個大的好處，是氫的品質(zhì)非常好�；�本上氯堿出來的氫的程度達(dá)到4個9，稍微出點水和氧就能做燃料電池用，它里面沒有一氧化碳什么的，是燃料電池最好的。而且氯堿制氫也是銷售最好的。這是我們輕烴脫氫，國內(nèi)還未投產(chǎn)，昨天東華有講他們一年幾十萬噸的規(guī)模。還有可再生能源的水電解，我們國家四棄蠻厲害的，我個人覺得棄水是非常值得重視的，西南地區(qū)每年的棄水量非常大，他們也很投疼，因為他們的電幾分錢一度運不出來，就停在那兒。棄風(fēng)、棄光多是多，但是它主要的掌機(jī)容量在大西北，沒有水，離用氫的地方比較遠(yuǎn)，氫的輸送還是一個問題。所以我個人看好棄水和棄核，他們制氫的成本比較低。
 
       然后講講氫液化技術(shù)的大規(guī)模使用�，F(xiàn)在主要的氫的運輸方式就是這幾種，一個是要高壓，然后是液氫的，然后這種是管道的，然后種是儲氫材料的。這又是一個對比了，這個數(shù)據(jù)是我們算下來，集束管車差不多是4毛錢每公斤液氫是2.3，但是集束氣體公司給你是要收租金的，現(xiàn)在市場化的價格是700—1200塊錢一天，這樣一個價格，氣體公司希望它在路上跑創(chuàng)造價值，但是加氫站比較小達(dá)不到這樣一個標(biāo)準(zhǔn)。還有裝載時間，集束管車需要4—8小時，充標(biāo)受國標(biāo)限制，然后卸載也需要4—8小時。而液氫罐車，裝載和卸載快。還有一個可怕的是加氫站壓縮機(jī)的選用，集束管車一般是5Mpa到7Mpa充壓很慢了，一般到這個級別就停掉，一般是不到20Mpa的氣，差不多1/3要返回廠里，這個無論是對氣體公司供用氫氣的人來說，還是加氫站都是非常大的浪費，本身運300公斤的東西，來回70公斤浪費，效率是非常低的。然后這是占地情況，以壓縮氫氣，最大的問題就在這里，因為它要放車要放高壓瓶，如果以液氫儲罐，同樣的儲氫重量是一樣的，占地是它的一半。我們可以看到很多的國外的液氫加氫站，整體的面積都非常小。然后這也是為什么國外都選擇液氫。
 
       這是美國人所做的圖，它和我不同的是，它煤制氫成本要高于我們。紅色的這個是生產(chǎn)成本，這個是運輸成本，可以看到管道、集束管車、高壓、液氫的，無論是哪種制氫方式的支撐模式下，運費都是液氫是最低的，這與我們剛才所說的是契合的。液氫有很多的優(yōu)勢。
 
      這是煤火人所做的加氫站的建設(shè)成本，他們達(dá)到了用氫量400公斤以下的是壓縮建站成本，400公斤是比較接近，400公斤以上液氫是有非常大的優(yōu)勢，不管它的用地還是固定的設(shè)備投資，都是有很大的優(yōu)勢。然后這是美國人所做的加氫站的工業(yè)模式的探討，這是不同的加氫能力的情況下，我是在站水電解還是天然氣，還是壓縮通過管道，不同的情況下，運力和經(jīng)濟(jì)性。400公斤是我們國家急需的口，在這之上沒什么競爭力，再大一點，1噸以上的液氫也很難，所以到時候會有一些類似于現(xiàn)在的天然管道一樣的。這是液氫的另外一個優(yōu)點，這是工業(yè)用氣體，這是ISO，我們國家也應(yīng)用了很多燃料電池的標(biāo)準(zhǔn)，氣體的程度是不純，關(guān)注什么雜的，比如說我關(guān)注1個PPB的雜質(zhì)，別的不在乎。為什么要說這個？我們現(xiàn)在比較容易買到的是這個高純氫，但是實際上它是不是可以把燃料電池弄清楚，它一氧化碳和二氧化碳的指標(biāo)和這邊是不一樣的，燃料電池的一氧化碳指標(biāo)遠(yuǎn)低于這個，而且燃料電池里面的氨是有要求的，但是國標(biāo)對于高純氫沒有氨的標(biāo)準(zhǔn)，這就是為什么很多搞燃料電池的人只敢買水電解的制氫，因為它原理上不含這個。加載燃料電池以后可能會降低它的壽命、電量。如果把氫液化以后，氫的三相點是13.96，差不多12K，這樣的基礎(chǔ)上，燃料電池的雜質(zhì)都是變成固體。所以我很清楚地液化過程中雜質(zhì)被固化去掉，這樣我的氫源可以用各種比較便宜的，哪怕是煤和焦?fàn)t煤氣都可以，液化以后就可以相對純度的氫。
 
       這是我們的設(shè)想，現(xiàn)在搞車的人都在說氫氣這個行業(yè)發(fā)展一百多年比較受限，說你們搞不出來什么花樣，所以我們這個車是很難賣。我認(rèn)為這個是相輔相成的，不光是氫的問題。這是我們分析的氫價格的組成，其實很大一部分是運費，我們說制氫這塊，不說制氫，就是如果你買氫氣它有一個出廠價，這個出廠價跟誰掛鉤？基本上與天然氣掛鉤，有氫氣多的人，比如說東華能源一年幾十萬噸的，他賣給你肯定是有一個價格的，不然就放空氣中，他賣給你他會測成本。但是很多小的氫就往大氣中放掉，然后也有公司買掉，但是一旦商量，沒有人把資源浪費掉。很多搞氫的企業(yè)它會搞水，會搞TDI，然后上鍋爐燒掉，所有的副產(chǎn)氫賣給你都是1—1.5元之間，這跟天然氣價格差不多，因為他賣了以后要買天然氣燒。所以你買的價格肯定是跟天然氣一樣的。天然氣價格是跟石油掛鉤的，運費就不說了，目前都是柴油制氫，所以氫的成本70—80%是跟化石能源相關(guān)，很多人說我們氫氣價格降到40塊錢跟汽柴油有得一拼，這從原理上是一廂情愿的。氫氣在我們國家是化工產(chǎn)業(yè)，是工業(yè)產(chǎn)業(yè)，這些工業(yè)用途不在乎氫氣對它整個生產(chǎn)的成本微乎其微，它能接受。到了能源的話，車主和開車的人很難說。所以要真正地  降氫氣的成本，我們認(rèn)為大家如何擺脫石油掛鉤，你一天氫氣拿柴油運，怎么可能比柴油便宜，怎樣解決？首先是充分降低這塊，這塊是有帽的，再降再降最低最低降到9毛錢左右也就差不多，再降就降不下去了，十塊錢公斤就很理想主義了。第二塊是降運費，我們建10噸以上大型氫液化裝置，然后哪怕你柴油運，我有規(guī)模效應(yīng)降一部分的運費，終極的這一點需要搞車的人來，我們清華大學(xué)他們搞30噸以上的重卡，然后這個重卡自己是用燃料電池來驅(qū)動的，這樣的話，我們運氫的車可以自己去用氫做燃料，這樣徹底擺脫了石油，這樣你想賣多少賣多少。
 
       然后講講氫液化的現(xiàn)狀，現(xiàn)在全球液氫總產(chǎn)能約500噸，80%集中在北美，北美所有的氫液化裝置，加拿大都是給美國用，歐洲有一點，鐘一有一點。以美國為例，10噸以上的液氫它建設(shè)的初中都是給NASA，它現(xiàn)在的應(yīng)用在墨西哥灣比較多，這里有很多的化工企業(yè)，還有很多的氯堿。美國所有的氫液化裝置1/3都是用于氯堿的合成，然后20%是給NASA用，做實驗。但是NASA的價格成本是40—50%，35%是用于微電子，液氫程度  非常好，可以用于微電子，然后給石化以及給一些食品工業(yè)方面。現(xiàn)在在美國燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，方興未艾。他們每年的增長很快，差不多10%—20%的增長，剩余的部分氣化，以管道高壓的方式給別的工業(yè)客戶供氫。
 
        這是氫的液化流程，現(xiàn)在國際上主要的氫液化流程有兩種，一個是用氦預(yù)冷，5噸/天，液化能耗15—20Kwh/Kg，大概是我先用氦氣經(jīng)過壓縮換入冷氣膨脹，然后透平膨脹制冷。給氫換熱然后液氫，優(yōu)點是裝置很小，好示范性和實驗性的裝置，缺點是大了以后能耗增加，不適合大型裝備。這是美國用得最多的氫循環(huán)，氫自己膨脹和制冷，它的裝置比較大，能耗低，理論上做到7度電甚至更低，運行最好的新奧爾良的這套，它的缺點是建設(shè)周期長，然后技術(shù)比較難。
 
        另外是氫液化技術(shù)。低樓率換熱器、正仲氫轉(zhuǎn)化這很重要，如果做不好，會大量的揮發(fā)。然后高效氫壓所機(jī)，然后濾油裝置。最重要的是氫安全系統(tǒng)，液氫安全很重要，然后生成以后有液氫儲槽和液氫槽車，這些都是高轉(zhuǎn)速氣體膨脹機(jī)。這是我們估算的，我們認(rèn)為要搞液氫10噸以下沒有什么經(jīng)濟(jì)性，只能做估算，估算不準(zhǔn)確，30噸每天的裝置，設(shè)備投資用地、運維，還有5年回本，耗電怎樣，用多少液氮，出來的液氫按照7毛錢的電，液氮1200，算下來，我這樣的出廠還要40—45塊錢，所以說想降到40以下很難。當(dāng)然很多人說國家補貼，但是個人認(rèn)為一個產(chǎn)業(yè)如果靠國家補貼，一旦國家沒補貼了怎么辦？所以還是要從源頭上把這個降下去，建設(shè)周期差不多20個月，基建18個月，我們要降低這個成本，需要一些政策和配套的因素，首先廉價的電力，有了廉價電力以后，無論是制氫成本還是液化成本都會降低，這樣的話這個才有可能降下來，然后集中的副產(chǎn)氫資源，還有很多的用戶，我一天20噸的氫氣不可能沒人用。氣體和電相比，它不是無限儲存的，它都是裝在容器里面，它都容易揮發(fā)。還有我們需要政策法規(guī)的支持。
 
        這是政策法規(guī)。不光是液氫，還有氣氫都是這樣的，是按能源還是按�；�品。看天然氣，它一開始也是危化品，現(xiàn)在所有的東西都是危化品，但是它可以單獨開口子，它的審批各方面就簡單得多。你說汽油沒有規(guī)劃，但是它也是能源，天然氣也是能源，氫不同，它還是單純的化學(xué)品，所以建加氫站你去用都要授權(quán)證，所以這也是最近呼聲比較高的一件事。再一個就是安全性能，我們氫和天然氣哪個更危險，這個是可以探討的。因為氫的密度比較低，它會排放比較快，而天然氣和氫氣相近，會在地標(biāo)形成擴(kuò)大性，這兩個誰更危險，可以判斷。天然氣可以以能源來，氫能為什么不行。液氫現(xiàn)在是無法進(jìn)行道路運輸，因為國內(nèi)運氫都是軍裝在用，基本上都是通過鐵路運，而且有專事專辦的渠道。我們在002目錄里面危險品還有氫液化的這一項，我們國家的管理方式和國外不一樣，國外是法無禁止即可行，一個新生事物沒有相關(guān)的法規(guī)管理你可以辦，但是你要負(fù)責(zé)安全。我們國內(nèi)是有法不能辦，沒有法你辦就違法。所以造成液氫的很多東西無法開展起來，因為沒有法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。這是借鑒了國外的一些東西，美國、德國他們都已經(jīng)出臺了相應(yīng)的液氫的道路運輸、生產(chǎn)、應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。我們國家也在做，但是做的是從標(biāo)準(zhǔn)到規(guī)范還有很長一條路，跟韓國也交流過，它有一個機(jī)構(gòu)叫KGS，所有跟氣體相關(guān)的，都是KGS來。他們管理是說在我沒出臺法規(guī)之前，你要是有運輸液氫的需求，你可以給我一個參考，ISO也好，美國的也好，我們就按照這個建立一個企標(biāo)，然后你就可以運行和配送。然后KGS根據(jù)你的需求來做標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，他規(guī)范以后你必須按照他的來。所以我們希望我們國家在某些領(lǐng)域和新生事物的領(lǐng)域可以借鑒一些國外先進(jìn)經(jīng)驗。如果你不開這個口子，這個事做不成，永遠(yuǎn)是比較困難的事。
 
        這是我們公司的基本介紹，中科院理化所的成果轉(zhuǎn)化公司，理化所2008年拿到ITER項目，然后北大的項目，開始做低溫配套設(shè)備。2010年拿到一期專項，然后發(fā)生了一些事情，國家開始重視大型低溫裝置的制造，2010年給幾個億做氫氣的裝備，然后2012年做2Kw的液氫的實驗機(jī)，2013年拿到國家科技進(jìn)步一等獎，2014年二期結(jié)束通過驗收，然后做更低10Kw的的，然后2015年做出40升每小時的液化氣，然后2016年拿到國家科技進(jìn)步一等獎，然后2016年8月成立中科富海，我們是中科院理化所、富匯創(chuàng)投等共同成立的
 
       這是我們的核心設(shè)備，這個是氦制冷機(jī)，以及這個是氫液體化、氦液化器和BOG  提氦氣裝置。然后是高轉(zhuǎn)速氣體軸承透平膨脹機(jī)，這是拿了國家4點幾億做出來的。這是我們做的，氫液化是有兩個循環(huán)，我們現(xiàn)在能做的是氦循環(huán)，基于氦的制冷機(jī)然后來做液化氫氣。我們公司做液化氫，最大的是做到300—5000公斤，能耗比較高，占地面積25×42M，這是1.5噸/天，建設(shè)周期16—24個月。我們現(xiàn)在準(zhǔn)備做10噸每天的氫液化裝置。
 
      我的匯報就到這里，謝謝！