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从潜在市场、上游资源等因素出发,国内加氢站如何选址?

势银能链  · 公众号  ·  · 2019-12-26 12:02

正文


要发展燃料电池汽车产业,加氢站等配套基础设施的建设是先决条件。当前我国加氢站的规划选址应从全局出发,考虑潜在市场、产业链协同、上游资源3方面的要素。


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来源:山东氢能源与燃料电池产业联盟
注:文内信息仅为提供分享交流渠道,不代表本公众号观点


为应对传统化石能源枯竭和全球变暖等环境问题的挑战,脱碳加氢是能源技术未来发展的必然趋势。氢能被普遍认为将与电能互补,在未来社会能源体系的转型中扮演重要的角色。


燃料电池汽车以氢气为燃料,通过燃料电池发电提供驱动力,并借助加氢站为其提供氢气加注服务。


因此,要发展燃料电池汽车产业,加氢站等配套基础设施的建设是先决条件。结合国内现阶段的实际应用需求、资源条件等情况,当前我国加氢站的规划选址应从全局出发,至少考虑潜在市场、产业链协同、上游资源3方面的要素。



瞄准潜在市场


加氢站作为与加油站功能性相仿的燃料补给站点,同样具备区域排他性的特征。


单个加油站的投资仅在百万元量级,而单个加氢站的投资达到1500万~2000万元,固定站建成后又有不可逆性,这就更加要求加氢站即使在发展初期,规划选址亦不宜盲目,而应首先考虑未来潜在的市场需求,以构建合理化分布的加氢站网络为目标选取布点位置,为未来市场做好准备。


如能够通过合建站的模式有效利用好这些能源巨头的土地、氢气资源、渠道等优势,将为加氢站基础设施建设的铺开节省大量初期成本。


依托产业链协同


近年来,燃料电池车的推广速度并不尽如人意。


2017年,日本全境近100个加氢站的全年合计加氢量仅为150t,按单站加注能力200kg/d估算,平均的实际运营负荷不到3%。


考虑到加氢站的初始投资成本很高,日常运营维护也需要不菲的费用,这种超低负荷状态使多数加氢站长期亏损,十分不利于产业的发展。


对于提高燃料电池车的普及度,中国给出的答案是商用车先行。 背靠国内广大的商用车市场,中国发展燃料电池车的思路是先从商用车开始示范运行,在此过程中逐步完善加氢站建设,最终向乘用车领域扩散。


一般而言,商用车以车队为单位,氢气需求量大,且行驶路线相对固定,在产业发展导入期仅需配套少量加氢站,即可实现闭环。 对提升加氢站的运营负荷率使其达到或接近自负盈亏水平,从而促进行业健康发展的意义不言而喻。


但即便对于商用车,目前燃料电池车的推广依然存在不小的困难。


除了其系统的稳定性、可靠性还面临一定的挑战之外,购置成本高企(一辆上汽大通FCV80燃料电池车的售价为130万元,一辆12m长燃料电池公交车的售价为150万~200万元)也是重要的障碍。


对于物流车、通勤班车等商用车队来说,选择燃料电池车事实上不具备经济性,运营方的长期投入意愿存在很大疑问。


在此条件下,地方政府对产业的发展和扶持至关重要。


  • 一方面,通过财政补贴的方式可在一定程度上降低加氢站和车辆运营方的成本,缓解资金压力。


  • 另一方面,辖区内的公交公司可在早期不过多考虑成本限制,提供一定数量的公交线路进行示范,为培育产业提供土壤。


因此,在现阶段行业发展初期,加氢站的规划选点应与商用车队的示范应用相结合,产业链协同以求车站联动。


围绕上游资源


从燃料电池用户的角度出发,目前对氢气价格的期望水平是至少与燃油车可比,甚至略低于燃油车。


以柴油为例作简单的估算。柴油均价为6.5元/L,其体积能量密度约为36.7MJ/L(参考GB/T2589-2008《综合能耗计算通则》,下同),考虑柴油机的能量转换效率(约30%),1L柴油实际转换能量为11.01MJ。


而如果利用燃料电池将氢气转换出相同的能量,考虑到燃料电池的转换效率稍高(50%),氢气的质量能量密度为143MJ/kg,则所需要的氢气量约为11.01/50%/143=0.15kg。


即要使终端用户的燃料使用成本相当,氢气售价应控制在6.5/0.15=43元/kg左右。


再从氢气的成本出发进行分析。目前氢气加注到车的成本主要分为三部分: 制备/提纯成本;运输成本;站内成本


来源:第一元素


不同制备方式的制备/提纯成本。在未考虑加氢站本身利润的情况下,制备/提纯成本需控制在18.3元/kg以内。


来源:第一元素


基于我国的工业副产氢气资源丰富,仅氯碱行业即可提供每年超过100万t优质氢气,上述制备/提纯成本也在可接受的范畴,氢能产业发展初期阶段以优先消纳上述资源为佳。


运输成本指从氢源点通过管束车运送到加氢站产生的成本,通常包括管束车折旧与检测成本(约20万元/a),可变成本(约10元/km),可变成本又包含油耗、过路费、保养费、人工工资等,随运输距离增加而直线增加。


按单管束车单次有效运载氢气300kg,往返里程(150×2)km估算,运输可变成本部分约为10元/kg。


以一个典型的500kg/d加注能力、投资总额约为1500万元的站为例,站内成本主要包括:人工成本(2人次,约30万元/a),公用工程成本(电耗等,约15万元/a),运营维护成本(约50万元/a)及固定资产折旧(约100万元/a)等。


在投资规模一定的情况下,降低站内成本的途径主要在于提高运营负荷率。假设其运营负荷达到80%,那么站内成本大约为13.4元/kg。


综上所述,加氢站氢气降本以满足终端客户对价格水平期望的关键,除了提高运营负荷外,核心控制环节一是获取低成本的稳定氢源以降低制备/提纯成本,二是尽可能缩短运输距离以降低运输可变成本。


这就要求加氢站的规划选址充分考虑地区的资源禀赋条件,从获取低成本氢源的便利性和稳定性出发,优先布置在多处低成本氢源点可有效覆盖的区域(100km内最优)。


因此,氯碱、丙烷脱氢等产能集中的华东区(江苏、浙江、上海、安徽、山东等)及焦炭/焦油等产能集中的华北区(河北、山西、北京等)可能是首选的考虑方向。








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