氢能源在车辆运输行业发展方向的探究

氢能源在车辆运输行业发展方向的探究

傅明清 ,区杏间 ,刘涛 ,李结凤

中国石油天然气股份有限公司广东阳江销售分公司

邮编：529500

摘要;目前世界范围内能源变得更加短缺，各国已经制定了清洁能源开采和利用计划，降低了不可再生能源利用率。要想顺应世界变化趋势，就需要积极发展氢能源，并构建完善产业链，才能从根本上提高生产期间综合效益。要想促进能源使用向着清洁等方面进行更好发展，就要对氢能源应用特点全面了解，在此基础上制定针对性开采计划，还要取代传统化石能源，满足碳中和建设要求。实际上氢能源在使用时具备较多优势，能够满足各个领域能源使用需求，而且可以降低环境污染和破坏问题发生几率，对实现新时代能源转型重大意义。

在我国社会经济不断发展期间，氢能源需求量也在不断增加，促进相关产业进行了更好发展。采用氢能源建设形式，可以降低对生态环境污染和破坏。基于此，本文对氢能源在货运车辆行业的前景与发展战略展开了系统研究。首先，结合新能源产业链特点，从汽车（私家车）、货运车等新能源发展路径和氢能科研成果角度分析了氢能产业的发展现状， 并对未来的发展方向进行了分析。其次，对上中下游分析氢能源的氢气制取的梳理。再次，对服务货运车辆的加氢站固定式加氢站和撬装式的制氢总站服务于加氢站、制氢储氢加氢一体站、甲醇水制氢设备加氢机等方式三大类常用氢能源的制氢方式优缺点分析和发展趋势探究。最后，是对国内氢能源在车辆运输行业的发展前景分析和论述。

关键词：氢能源、制氢与运输、行业发展。

氢能源在使用时，趋向于理想效果，属于主要储能媒介，在构建智能电网期间，利用这项能源不仅可以满足能源使用需求，还可以促进电网建设向着规模化等方向进行更好发展。在对氢能产业规划时，要从整体层面上对现有规划计划改善和优化。在对能源开发利用时，首先要明确储能属性，还要拓宽应用领域。氢能源在使用期间可以实现零排放，而且污染性质比较差，属于新型绿色能源。在对能源开发和生产时不会受到地域影响，储存更加方便，整体开发成本比较低。将氢能源作用于各个产业生产和使用过程中，能够促进我国社会经济继续更好发展。

目 录

（一）新能源车辆的发展路径

（二）加氢站网络发展现状

（三）氢能在车辆运输行业的未来发展

（四）氢能汽车行业的应用环节

（五）氢能源在车辆运输行业的发展前景分析和论述

一、新能源车辆的发展路径

通过市场需求分析新能源车辆现状和未来的发展路径。目前，在交通能源结构调整的过渡期，形成传统汽柴油和新能源、清洁能源车辆错位发展格局，提高新能源和清洁能源车辆比例。加快推进私家车、中轻微型物流车等的电动化替代，提升重型物流车、环卫车等的LNG使用比例，推广长途和重载货车等典型场景的氢能应用示范。

    将广东地区作为新能源汽车的产业基地和重要市场，预计2023年销量突破100万辆，同比增长70%，市场渗透率达到40%左右，主要是以下两种新能源路径：

二、加氢站网络发展现状

截至到2020年底，我国已经逐步拓宽了运营站建设规模和数量，并在运营站内部设置了实验站。如以下数据所示，这些加氢站主要以35MPa为主，占比90%以上，也有少数70MPa加氢站已建成，暂无液氢加氢站。2019年11月左右，在江苏建设的加氢站，属于双模加氢建设形式，是国内首个国际标准化加氢站。

目前我国在建设加氢站时，相关技术已经发展得更加成熟。在对加氢站设计时，可以从整体层面上对影响因素分析和控制，而且在建设期间能够在保证应用质量基础上，尽可能降低施工成本。建设完成之后，各项设备在使用时，改变了原有进口形式，大多数设备采用了国产类型。少数企业在对加氢站系统控制时，对原有算法全面优化，并采用了产品集成控制形式。目前在对氢气站次性利用时，利用率在75%左右。因为在使用氢气时，能源应用端存在需求变化要求，可以通过提高加注压力，确保加氢站在使用时更加安全稳定。在引进更加先进加氢站技术之后，可以提高至70MPa。在应用风光互补发电形式之后，制作的加氢站在使用时功能更加完善。

三、氢能在车辆运输行业的未来发展

从产业链特点分析氢能在运输车辆的未来发展。我国现阶段主要用来制氢的方法是化石燃料制氢法。在对分布形式规划时，可以根据不同区域能源使用需求，采用针对性布局设计方法。在东部沿海地区采用氢气制造形式，能够创造更多经济效益，且发展速度更快，其中山东省和上海市等地区发展速度比较快，其他地区发展速度比较慢。目前服务货运车辆的加氢站主要为固定式加氢站和撬装式。氢能源的主要分为三大类常用的制氢方式：第一类是制氢总站通过压缩运输服务于加氢站，第二类是制氢储氢加氢一体站提供氢能源；第三类是甲醇水制氢设备加氢机等方式。

1、制氢总站服务于加氢站

制氢总站将充分利用可再生能源（太阳能、风能、水能）产生的弃电及电网谷电产生氢气，给无法实现酵化制氢的加氢站、工业用氢单位等各行业提供氢源保障，未来可通过管道输氢供终疫用户使用。还能将不可上网的可再生电力就地电解水制氢后储存，为电力系统调峰，实现环保绿色运营，助力过剩能源消纳。

可以广泛应用于工业生产的各行各业，包括：治金、化工、建材、油脂加工、宇航以及军工，尤其适用于对氢气品质要求高的行业，如氢燃料电池汽车、电子、光纤等。

由上图可见，制氢总站生产的氢能源主要通过管道、压缩氢气、液态氢气等三种储运方式得以实现应用。基于氢是宻度最小，单位质量体积最大、氢流速更快、氢脆特性等特性，在储运环节中，压缩最耗费，会产生较大运输损耗、且存在泄露、爆炸安全隐患，储存运输经济性最差的气体、储运环节制约氢能源成本的重要因素（详见下图）。

2、制氢储氢加氢一体站

制氢储氢加氢一体站可实现站内现场制氢、储氢、加氢，降低电解水制氢的成本，同时，避免氢气运输途中产生的种种危险因素，真正实现安全、可靠、绿色供氢。

采用电解式水制氢技术，技术应用原理是采用碱性电解或固性氧化物电解形式。目前这项技术在发展期间，应用范围正在不断扩大，实践形式变得更加成熟。其优势如下：

3、甲醇水制氢设备加氢机

甲醇水蒸气重整制氢即甲醇和水在一定温度、压力和催化剂作用下转化生成H2、CO2及少量CO和CH4的混合气体，再通过钯膜去除H2之外的其它气体，仅留下H2供用氢设备使用。

现有加氢站运营模式有两种：外供氢气和制氢加氢一体站。

甲醇重整在线制氢（甲醇来源：化石能源/生物质/液态阳光）采用甲醇重整制氢装置现场制氢，可省略氢气的充装压缩、氢气槽车运输，只需要投入制氢设备、45Mpa或90Mpa氢气压缩机、高低压储存罐各一个以及加氢机即可。

  以下是两种经营模式的经济性和安全性对比：

四、氢能汽车行业的应用环节

氢能源在发展期间，应用优势正在不断扩大，将其作用于各个领域中，具备较好效果。例如将这项能源作用于交通行业，可以满足交通发展能源需求。在研发电池车时，可以通过使用氢能源，满足车辆运行期间能源需求。近几年电池汽车市场发展前景正在不断扩大，全球范围内汽车保有量也在不断增加，越将氢能源应用于汽车行业，会受到整个市场影响。因为传统形势下汽车行业发展速度比较慢，人均汽车保有量比较少。要想促进相关行业进行更好发展，在引进新能源之后，可以先对商用车结构改造，带动其他车辆进行发展。在对物流等商用车结构改造时，可以根据氢能源使用需求，对结构完善和优化。地方政府也要提高对这项工作重视程度，要出台专门法律法规，促进交通领域进行可持续发展。而且在对加氢站普及之后，可以降低建设成本，拓宽整个行业发展空间。2030-2035年左右，可以实现复能源燃料电池汽车大规模应用，氢能源汽车保有量能够达到100万辆左右。

2025年加氢站建设规模会处于持续发展状态，数量至少1000座。在碳中和战略实施之后，氢能源与工业技术有效融合，具备更加广阔发展前景。将氢能源作用于工业领域，主要存在冶金炼钢和原油精炼等生产形式，在对氢气使用时，能够取代原有化石等不可再生能源，在保证企业生产效益同时，可以满足绿色发展需求，而且能够从根本上降低环境污染和破坏问题发生几率。

五、氢能源的发展前景与预测

在对国外和国内氢能源使用情况分析时，可以发现氢能源属于新型的可再生利用能源。因为这项能源在使用时不会出现污染状况，而且具备更强清洁性和适应性特征，将这项能源作用于各个领域生产环节中，具备更强综合效益。但因为我国在对氢能源利用时，并没有建立完善技术体系。与其他国家相比较，我国能源利用率过低，技术发展速度比较慢，阻碍了整个产业发展。要想减少与其他国家之间差距，我国在对氢能产业规划和设计时，要从整体层面现有布局形式适当调整，还需要加大资金投入力度，为技术研发提供充足支持。我国政府要出台专门法律条款，为能源开发工作提供有效依据，还需要做好能源结构更新和优化。利用氢能源进行工业生产，要实现批量化生产，还要创造更多经济利润。我国要积极引进国外先进技术概念和实践经验，通过对现有能源利用形式控制和管理，提高能源利用水平。

结束语

综上所述，在碳中和和碳达峰战略实施之后，氢能产业发展前景处于不断扩大趋势。我国在对氢能源利用时，可以通过构建完善技术链和产业链，为能源利用和发展奠定良好基础。要想带动氢能产业可持续发展，在对技术研发时，要提高科研成果转化率。政府要根据各个地区实际情况，制定针对性能源规划和利用策略，还要引进更加先进开发技术，为能源科学使用奠定良好基础。

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