氫能市場放量 液氫市場加速突破
核心提示：隨著市場和政策驅動，2023年我國氫氣產量將達4575萬噸
中國已經是世界上最大的氫氣生產國，數據顯示，2022年我國氫氣產量達4004萬噸，同比增長19.8%。據預測，隨著市場和政策驅動，2023年我國氫氣產量將達4575萬噸。
在國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》中提出“提高高壓氣態儲運效率，加快降低儲運成本，有效提升高壓氣態儲運商業化水平。推動低溫液氫儲運產業化應用，探索固態、深冷高壓、有機液體等儲運方式應用。”氫的供需錯配導致儲運成為氫氣大規模應用的前提。我國氫能在地理分布位置上供應與負荷呈逆向分布，氫氣資源“西富東貧，北多南少”，而在需求上恰好相反，因此氫氣的儲運技術顯得至關重要。
高壓氣態儲氫為國內目前最常用儲氫形式，該儲氫方式簡便易行、能耗低、成本低、充放氫速度快，在常溫下就可以進行放氫，受工作環境影響較小。但缺點明顯，即質量體積密度相比其他儲氫方法較小，儲氫效率不高；且由于高壓儲存，安全性較差，容易產生爆炸風險。經濟性方面，僅考慮氫氣配送成本，500km時氣態/LOHC/低溫液態/管道的運輸成本分別為9.57、3.01、2.62、1.45元/kg。考慮制、 儲、運總成本后，長距離運輸中液氫較氣氫更占優勢。儲運高效和經濟性優勢：液態氫溫度低達-253℃，儲氫密度高達71g/L，相同有效裝載容積下液氫罐的重量比各類型的高壓儲氫裝備輕巧，更適合遠距離運輸，具有更高的運輸效率和更低的運輸費用；氫液化的能耗比氫壓縮的能耗高十倍，但隨著用氫規模增大，液氫能耗會逐漸降低；且在超過200km運輸半徑后，液氫運輸成本亦低于氣氫，因此在大規模用氫和遠距離運輸情況下，液氫比高壓氫具有更好的經濟性。液氫加氫站低成本擴容優勢：液氫儲罐占地面積小及高效儲氫能力，200kg/d的液氫加氫站最大可擴容至2000kg/d的加氫能力，只需增加液氫泵、高壓汽化器等輔助設備；同時，采用液氫泵增壓能耗只有高壓壓縮機能耗的一半。目前，全球約400多座加氫站中，液氫儲氫型加氫站占比接近40%，主要集中在美國、歐洲、日本。日本已建成的加氫站中約一半是液氫加氫站。可大規模獲得超純氫的先進技術：超純氫在電子工業、冶金工業、石油煉化等行業應用廣泛。氫的液化過程中雜質被固化，LH2純度>99.999%，液氫再氣化使用，純度可提高至6~7N，能滿足各種純氫用戶大規模使用。對于氫燃料電池，其性能和壽命受CO等雜質含量影響很大，氫的液化過程中雜質被固化，液氫的方式能很好保障燃料電池所需超純氫的品質，保障燃料電池壽命。材質要求高：真空泵、液氫閥門價值量占比大，閥門、配件、管道、外殼、泵類成本占液氫儲罐總成本52%以上，原因在于低溫導致對其密封性、材質要求高。儲存和運輸挑戰：液氫需要極低的溫度和高壓條件下才能保持液態，這增加了其儲存和運輸的復雜性和成本。液氫儲存設施和容器需要特殊的絕熱材料和安全措施。易燃和爆炸性：液氫是一種極其易燃的物質，與空氣或氧氣接觸時具有爆炸風險。因此，液氫在使用和處理過程中需要嚴格的安全管理和控制。能源轉化效率低：液氫的生產涉及能源轉換和傳輸的多個環節，其中包括水電解、壓縮和冷卻等過程。這些轉換過程可能會導致能源損失和低能源轉化效率。供應鏈建設：液氫行業的發展還需要建立完善的供應鏈系統，包括生產、儲存、運輸和分配等環節。目前，液氫供應鏈的建設仍面臨挑戰，并需要相應的投資和技術支持。我國由于液氫技術仍處于起步階段，氫液化系統核心設備仍然依賴進口，主要應用于航天領域，且產能較低、成本過高，民用領域應用仍處于空白狀態。當前，在中科院理化所等相關科研機構的推動下，我國已基本掌握了氦制冷機循環預冷型大型氫液化器設計制造關鍵技術，目前已研制出1.5t/d的液氫制取裝備，但是單套大于5t/d的仍處于空白。未來，我國將加快完善相關標準法規，推動液氫產業民用、商用化進程轉變。
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