康普锐斯尹智:制氢加氢一体站工艺及推广的必要性 | 势银氢燃年会

2023-01-16


【摘要】:

 

12月13日-15日,由势银(TrendBank)主办的“2022势银氢能与燃料电池产业年会”在宁波泛太平洋大酒店隆重举行。

12月14日,在加氢站产业分论坛上,康普锐斯董事长兼总经理 尹智发表了题为《制氢加氢一体站工艺及推广的必要性》的精彩演讲。

 

据尹智介绍,青岛康普锐斯能源科技有限公司(以下简称“康普锐斯”)是国内全国产化液驱氢气压缩机领域的开拓者。2019,康普锐斯自主研发了第一台90MPa 1000kg级的加氢站用液驱压缩机。而后由于设备性能指标行业领先,其45MPa系列液驱氢气压缩机在国内广泛投入使用,赢得用户认可。

随着市场需求的不断变化,截至2022年,康普锐斯在氢能领域已经开发8个系列30余款产品,应用于近40个加氢项目。目前,康普锐斯首套出口产品已经完成检测认证,即将发往海外。

未来,康普锐斯也会不断根据客户的需求,为客户定制各种压力等级和排量的液驱压缩机。

尹智表示,从设备优势的角度出发,康普锐斯的产品具有以下优势:

  • 保证氢气纯度:康普锐斯液驱压缩机采用油气缸分离结构,通过专利结构设计,完全杜绝液压油污染氢气,即使在密封损坏的情况下也能保证油气分离。

  • 可以频繁启停,启停机无需排气:液驱压缩机通过液压系统控制,将电机运转和缸体运转相对隔离,启停机不影响压缩机寿命,启停过程无需排气。

  • 结构简单,故障率低:压缩缸运动部件仅为活塞及活塞杆,液压系统仅为电机油泵,没有曲轴连杆机构,结构简单,故障率低。

  • 负荷低,易损件少,使用寿命长:液驱压缩机通过液压缸与气缸的面积比实现高压增压,液压系统负荷低,工艺难度小。压缩机易损件只有缸内活塞和活塞杆密封,且速度极低,使用寿命长。

  • 多级压缩,温度低,卸车率高:由于采用多级压缩形式,单级压缩比低,增加了级间冷却,整机温度低、能耗低,有助于延长密封件使用寿命。

  • 国产化率100%:压缩机部件全部国产化,无进口依赖,且绝大部分部件为通用产品,成本低,周期短,后续维护成本低。

  • 单机排量大:压缩缸缸径大,行程长,排量大,液压系统、散热系统结构简单。

  • 独有控制系统,保证高效传动:压缩机往复运动采用动态换向控制,以保证极小的余隙和极短的换向时间,以提高传动效率和容积效率。45MPa压缩机平均能耗低于0.9kWh/kg。

凭借多年深耕氢能压缩机行业的经验,尹智认为目前国内大部分加氢站工艺存在以下几点问题:

首先,500kg/d的外供氢加氢站基本为政府补贴建站,几乎不具备盈利能力;其次外供氢加氢站现阶段氢气降本空间小,未来管束车压力必然会提高,一辆槽车满载拉400公斤,要泄7、8MPa的压力,运输成本也高;再者,整个槽车的压力等级提上去之后,三线加氢的工艺用20MPa的槽车作为低压管线不具备太多实际的意义。

 

 

针对上述问题,尹智提出几点建议——

1、根据当前及未来需求合理规划加氢站加氢量。

2、提前考虑布局,选择合适的压力等级及技术路线、整站工艺。

3、管束车压力等级提高以后,三线加氢工艺采用管束车作为低压能够起到节能降本的作用。

4、对于当前需求量较大的示范站、临时加氢站,建议采用撬装式加氢站,节省建站成本,缩短建站周期。

5、外供氢加氢站的储氢设施,高压缓冲的作用远大于储氢,不建议配置过大的储氢容器。

随后,从制氢加氢一体站的流程工艺角度出发,尹智表示传统的制氢、加氢一体站的工艺流程基本是从电解水制氢端到缓冲装置缓冲,统一到20MPa隔膜压缩机进行压缩。一部分氢气在压缩后进入20MPa储氢罐,另外一部分氢气会通过45MPa隔膜压缩机压缩,经由顺序控制盘进入45MPa储氢罐,最后加氢给氢气燃料车。

康普锐斯在制氢加氢一体站工艺上进行了创新,在45MPa液驱压缩机压缩后进行45MPa高压、45MPa中压、45MPa低压的储氢,解决了制氢跟加氢非连续工况的问题。

不仅如此,康普锐斯还改进了储氢装备,在有小规模对外供氢的需求时,压缩机可以设定一个22MPa的口,反之在加氢站对外供氢量需求较大时,对外充装的压缩机可以单独使用。

此外,从制氢加氢一体站建设成本出发,尹智表示氢源装备投入的成本占据总成本比例最高。

以外购氢加氢站为例,大多企业在考虑建站成本时一般只会将压缩机、安装费、其他辅助设备纳入主要计算成本,而针对真正商业化运营的加氢站,槽车才是成本大头。同样的在谷电制氢加氢一体站和副产氢提纯PSA加氢一体站中,氢源装备投入成本也是占比最高的。

在运营成本上,运营人员的薪酬、气源的成本、电耗的成本是主要运营成本。以1000kg/d外购氢的加氢站为例,一年的运营费用可以估算为1600万。其中,从气源通过运输,再到站上的氢气成本大约为40元,在某些地区可能偏高,但是在大部分地方,目前此数据偏低。以此估算,一个加氢站如果按照目标做到35元,一个加氢站一年预计亏损340万元。

如果以电解水制氢、谷电或者其他方式的电解水制氢加氢一体站为例,只要控制电费,以4毛的价格计算,站点一年需要做到35元才可盈利。

经过上述成本估算分析,尹智表示,推广制氢加氢一体站具有6大必要性:

  • 枪口端氢气价格为35元/kg时,氢燃料电池重卡与燃油车、LNG燃料重卡相比使用成本略高,全周期成本相近。

  • 现有法规与技术条件下,氢气槽车运力低,成本高。实际氢气运输成本甚至超过20元/kg。采用槽车运输氢气的方式,几乎没有可能将枪口端氢气价格降至35元/kg。

  • 利用谷电制氢方式建设制氢加氢一体站,枪口端氢气成本能够控制在35元/kg以内,补贴退坡后,加氢站有盈利能力。

  • 以高速服务区为例,若建成10座1000kg/d外供氢加氢站,需要近百辆长管拖车提供氢气运力,对高速交通造成压力的同时,存在安全风险。

  • 高速服务区建设光伏+谷电制氢加氢一体站,能够供应低成本氢,推动燃料电池重卡长途运输场景建设。

  • 若能免除氢燃料电池重卡高速通行费,氢燃料电池车推广具备市场化动力。