首页 > 业务案例 >> 可行性研究 >> 氢气存储、运输装备制造项目可行性研究报告
1、项目名称:氢气存储、运输装备制造项目
2、建设单位:XX机械制造有限公司
3、建设性质:新建
4、建设地点:XX市XX区XX工业产业园
5、项目占地面积:项目总占地面积3万平方米
6、项目投资:本项目拟总投资10000.00万元
7、项目建设内容:主要建设车载压缩氢气瓶、燃料电池氢气瓶、存储系统加工生产线及配套设施等
氢气(H2)最早于16世纪初被人工制备,当时使用的方法是将金属置于强酸中。1766-1781年,亨利﹒卡文迪许发现氢元素。工业上一般从天然气或水煤气制氢气,而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中,造成“氢脆”现象,使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料(如蒙耐尔合金),设计也更加复杂。
如今,氢能是公认的清洁能源,作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪,我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划,并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展,在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一,也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。
目前,氢能源产业正正处于将把气从工业原料转向能源利用的初级,短期内,氢能的发展还将持续处于探索阶段。宏观来看,氢能产业不能被狭隘地定义为氢气本身,氢能产业是一个多领域互补的开放式能源经济体。建设氢能产业的过程中,氢气的制造制备、运输以及加氢站等基础设施的建设,是发展氢能的第一步,这也是氢能发展即将面临的最大挑战。
工信部《产业发展与转移指导目录(2018年本)》中明确鼓励XX市发展“氢燃料电池”产业。国家发改委《产业结构调整指导目录(2019年本)》中也将“氢能、风电与光伏发电互补系统技术开发与应用”“高效制氢、运氢及高密度储氢技术开发应用及设备制造,加氢站及车用清洁替代燃料加注站”等涉氢产业列入鼓励类目录之中。《国家“十四五”规划》提出在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。
氢能产业链包含制氢、储氢、运氢、加氢站和燃料电池车环节。但氢能的技术路线仍不够成熟,许多技术难题有待解决,尤其是氢能的存储及运输是目前氢能产业发展的关键。
氢是元素周期表中的首位元素,气体状态下密度极小,因此在大规模运输过程中,必须加以压缩储存,让氢呈现高密度气态或者固态、有机态的形式。根据氢气状态不同,氢气运输可以分为气态氢气输送、液态氢气输送和固态氢气输送。气态氢气通常采用长管拖车和管道运输;液态氢气通常用槽车运输;固态氢气运输可直接运输储氢金属。氢气储运环节的发展存在较高的技术瓶颈,目前国内氢气储运存在储氢密度低和压缩能耗较高的缺点,另外,储氢瓶的原料成本较高也限制着储运技术的发展,例如车载高压氢罐关键材料碳纤维,该材料的生产技术虽然国内已经有突破,但价格高昂导致碳纤维储氢瓶成本居高不下,另外氢气液化技术及装备的核心技术也较为依赖国外,近两年,国家科研团队以及相关企业已经在储运环节投入精力,储运正向低耗能,便捷化以及形式多样化发展,技术也将逐步突破。
从技术上来说,气氢拖车是目前国内最主要,也是更成熟的运氢方式,适用于短途运输。液氢槽车运输能力虽然是气氢拖车的10倍,但液化过程成本较高,更适合中长距离运输。
据和仕咨询集团预测,到2050年,液态储运氢成本在运输距离为500km时将降至6~8元/kg。随着低温液态储氢技术逐渐程度成熟,液态储运的成本会逐渐降低,液氢槽车运输将逐渐取代气氧拖车。
另外,类似天然气的管道运输方式也是输配氢气的方案之一。而且利用管道运输的氢气是在低压的状态下,相比高压运氢的成本更低廉。运输距离为500km时,成本约在3~3.1元/kg。
但不要以为利用管道运输就能轻松解决储运氢的高成本问题,因为现有的天然气管道不能直接用于运输氢气。一般天然气都是使用钢管运输,而氢分子会溶于钢中产生氢脆,超出钢的强度极限。所以要采用管道运输氢,需要采用含碳量极低的材料,成本一般是天然气管道材料的两倍。也可以采用天然气和氢气混合运输的方式,但对氢气的含量占比要求严格,不得超过20%。另外,将昂贵的氢气混入廉价的天然气也会造成价值的损失。
伴随长距离运氢需求的增加,管道运输将成为未来长距离运输的最优选择,但初期投入巨大、设备的利用率也较低,将液化气管道用来输送氢气,管道的腐蚀性和强度变化还有待进一步研究。
(1)国际市场供需情况及预测
和仕咨询集团数据显示,预计到2030年,全球氢能领域投资总额将达到5,000亿美元。世界能源理事会预计,到2050年氢能在全球终端能源消费量中的占比可高达25%。目前,欧洲已拥有商业化运营加氢站200座。其中,德国已建成约100座,并计划到2023年,共建成400座加氢站。法国提出到2028年力争建成400到1000座加氢站。
截至2021年初,已有30多个经济体发布氢能路线图。许多经济体已将发展氢能产业作为能源发展战略。
欧盟2019年7月发布《欧盟氢能源战略》,计划到2050年将氢能在能源结构中的占比提高到12%-14%。该战略概述了全面的投资计划,包括制氢、储氢、运氢的全产业链,以及现有天然气基础设施、碳捕集和封存技术等投资,并提出进一步加强研发和技术创新,促进氢能国际合作。
法国2020年年初成立国家氢能委员会,根据法国《国家氢能战略》,该国将陆续大规模建设安装水电解装置、促进交通工具使用氢燃料电池等,计划到2030年拥有6.5吉瓦的电解槽产能,可生产绿氢60万吨、减排二氧化碳600万吨。
美国2020年6月宣布“氢能源地球计划”,提出在10年内实现绿氢成本降低80%的目标,由目前每千克5美元降至每千克1美元。近日,美国能源部宣布拨款5250万美元资助31个氢能相关项目。
韩国2019年1月颁布了全球首个《促进氢经济和氢安全管理法》,为政府的氢能承诺和设施安全标准的实施奠定法律基础。韩国成立了由政府人士和行业专家共同参与的氢经济委员会,明确提出到2030年普及85万辆氢燃料电池汽车、建设660座加氢站。
日本2017年12月提出了氢战略,两年后更新了新的氢能和燃料电池战略路线图,并制定实现目标的措施;新加坡2020年宣布一项约3600万美元的低碳能源研究资助计划,支持氢能等低碳技术的研发。
智利2020年11月发布国家绿氢战略,目标是到2030年生产世界上最便宜的绿氢,2040年成为世界三大氢出口国之一;2021年7月,埃及总统塞西发表声明敦促制定本国氢发展综合战略,目标是赋能埃及氢能生产和利用能力,将绿氢纳入国家综合能源体系。
(2)国内市场供需情况及预测
我国氢气资源丰富,是世界第一产氢大国。2020年中国氢气产量突破2500万吨,已连续多年位列世界第一,其中纯度含量超过99.99%的氢气产量约为29.98万吨。
我国从2018年开始,氢能产业发展呈现爆发式增长。2019年初的“两会”上,氢能被首次写入政府工作报告,使得氢能产业的发展又上了一个新台阶。目前,我国氢能产业形成了包括京津冀、长三角、珠三角、华中地区在在内的多处产业集聚区,多个城市都规划建设了产业园并开展了燃料电池汽车的示范运行,与氢能相关的企业数量激增至近千家。
2021年,在全国“碳达峰、碳中和”大背景下,绿氢成为推动应对气候变化的重要抓手,迎来新一轮发展机遇。我国在河北张家口、沽源、宁夏银川、吉林均有风电/光伏制氢项目稳步推进,同时包括上海电气、隆基股份、亿华通、林洋能源、宝泰隆、国电投氢能等企业也纷纷入局电解水制氢设备市场,市场热度急剧攀升,双碳目标是本次行业机遇的最大驱动力。
从当前需求结构来看,氢能应用场景的工业色彩依然很浓,氢气主要应用于合成氨、石油炼化等领域。而民用氢气比例极低,目前最大的应用场景便是氢燃料电池车。
氢燃料电池车是比动力电池车更便捷、续航更远的一类车,相比于燃油车又具备清洁环保的特性。
此外,氢能源在工业减排、储气储能、能源供应和热电联供等方向也都存在应用空间,未来需求还是十分可观的。
2017年-2021年,中国加氢站建成数量处于逐年增速状态,截止至2021年10月,全国共建成加氢站195座,其中正在运营的加氢站数量为133座,主要分布于广东、江浙沪、山东等燃料电池车发展较快的省市。
目前国内已有上海、佛山、山东等多个省市地方政府发布推进加氢站建设的相关政策和规划。多数地区按照加氢站的设备投资额或整体投资额的一定比例给予补贴,并按照加氢能力设置补贴上限,最高补贴额200-600万元不等,同时给予加氢站销售补贴和税收返还等其他政策优惠。
项目建成后,年营业收入21000万元,利润4500万元,投资回收期4.2年(税后,含建设期2年),投资利润率45%。
氢能产业的发展将有效解决XX市清洁能源消纳的问题,实现可再生能源就近高效利用,为清洁能源产业发展打通了瓶颈。
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