氢能畅想曲(3)——加氢站与车储技术

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行业里的人都知道,加氢站与车载储氢一直是氢燃料电池汽车行业发展的主要瓶颈。

人们常用先有鸡还是先有蛋的故事来比较,没有够多的加氢站就没人愿买氢能源汽车,没有足够多的车就没人愿建加氢站。

没站车就不能用,没车站就亏本。到底是先有车还是先有站,这个困局如何破解呢?

也许,还是从加氢站下手吧。

我们先看看加氢站的成本构成吧:

目前加氢站日加注500公斤(不算土地在内)的建设成本为600万元,日加注1000公斤的加氢站(不算土地在内)的建设成本为1000万元。

我们分析一下日加注1000公斤的加氢站,按照固定资产设备10-15年折旧,土建50年折旧计算,年折旧70万元,每公斤氢气折旧1.9元。

日常运营费用200万元,分摊到每公斤氢气上就是5.5元。这里有个变动成本,就是加氢过程需要的电费,据估算能达到每公斤氢4元成本。

再计算土地成本财务费用等,加在一起每公斤氢气的加注成本可以估算为8—9元钱,加2—3元毛利,加氢站总费用就是11—12元/公斤。

根据成本估算,如果加氢站计价成本为12元/公斤,那么加氢站的上座率50%就能基本持平。

一个日加氢1000公斤的加氢站,能满足20辆重卡的加氢需求(每车50公斤),或者50辆客车及轻卡的需求(每车20公斤),或者200辆乘用小汽车的需求(每车5公斤)。

到2030年,氢能源汽车估计30%是重型车,60%是中轻型大车,只有10%是小汽车。且重型车年行程15万公里,百公里耗氢8公斤,中轻型车年行程7.5万公里,百公里耗氢4公斤,小汽车年行程2万公里,百公里耗氢0.6公斤。

考虑到中大型商用车占比很高,如果每天1000公斤氢气5加20辆重卡,或50辆中轻型车,不能满足正常需求,所以在此预估那时的加氢站多数为2000公斤/天以上。

那么按照50万辆存量车计算,全年需要氢气286万吨。

对应2000公斤/天的加氢站满额运转情况下,一年加氢730吨,理论要上3918个加氢站。

实际上车不可能一直跑满,加氢站也不可能天天满额运行,所以可以按4000个计算。

回过来再看2025年,假设5万辆存量,乘用小汽车数量忽略为零,重型车30%,中轻型车70%,则一年耗氢30.25万吨。此时行业刚起步,建的加氢站也许以1000公斤/天的为主,所以对应需要加氢站800-1000个。

2025年800-1000个加氢站,2030年需要4000个,我们看看这个目标能否实现吧。

根据不完全统计,到2022年底,我国建成加氢站270-300座之间。这个数量,也能满足当前1.3万辆氢能源车的需要。

我们重点要关注中石化的动作,根据中石化“十四五”规划,要在2025年建成1000座加氢站,最少600座保底。2022年底,中石化已经建成98座加氢站。接下来3年时间,中石化的建站速度将加速,保底500座,目标900座。

只要中石化完成这个目标,我国2025年加氢站的数量就有望达到1200座以上,能满足7-8万辆氢能源车的需求。

同时,一定还有包括中石油等其他公司的建站,就算只有中石化规划的一半,也能让总量达到1700座,满足十万辆氢能源车的需求。

而到了2030年,只需要达到4000座,按照目前的进度,再加上各地政府披露的规划,应该没有太大问题。

另外,一个 加氢站就算按照2000公斤/天的量,如果每天是40辆重卡,就全部用完氢气。或是一天100辆中轻型车也能用完,按照最多4个加注位同时工作,每辆车10-15分钟,也只能维持4-6个小时,有可能造成大量时间设备闲置。

所以,实际上可以进行2次补氢,或者扩充储罐,把实际加氢量增加到3000-4000公斤/天。这么一来,就能把供氢能力提高到原来的150-200%。那么4000座加氢站,就有可能服务75-100万辆车。

所以在我看来,加氢站的数量不会再成为氢能源车的发展瓶颈。

另外,随着加氢站大规模普及,建站成本降低,加注能耗降低,运营效率提高,每公斤氢气的加注成本还有可能降低1-2元,降到10元左右。

而且,还有液氢加氢站的技术储备在等待发展时机,根据富瑞氢能介绍,如果采用液氢加氢站的方案,可以把氢气加注成本降低到5.7元/公斤!

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说完加氢站,说说车载储氢技术和产品吧,这也一直被认为是氢能源汽车发展的瓶颈之一。

目前高压储氢罐路线已经成为全球公认的车载储氢方式,国际上已经较多使用70MPa的IV型瓶,而我国由于起步较晚,目前主要使用的是35MPa的III型瓶。

我国现在生产高压储氢瓶的厂家越来越多,包括富瑞氢能、中材科技、天海工业、科泰克等,未来产能不会是问题。

技术上,我国厂家的70MPa的IV型瓶已经开始推向市场,只是性能和成本上还有待优化。

按照美国能源部制定的目标,2025年储氢瓶的质量储氢密度要达到4.5%,体积储氢密度要达到40g/L。

目前国际上70MPa的III型与IV型瓶均已经达到且超过2025年的技术目标。国内的70MPa的IV型瓶起步较慢,但也达到这一水平。

而在成本上,现在国产60L左右的35MPa的III型瓶价格大约在1.5万元左右,主要成本制约是碳纤维价格。而70MPa的IV型瓶现在由于国产阀门还不成熟,必须用进口阀门,所以价格要高2-3万元。

未来70MPa的IV型瓶是必然的发展方向,成本太高的原因主要是碳纤维和阀门系统。

这两个问题并非无解,未来价格一定会降下来。

按照目前我国碳纤维行业的产能规划,到2025-2030年期间碳纤维的产能产量将有大规模爆发,到时候所需碳纤维的价格必然会大幅下降,少三分之一可期。

而国内的阀门系统厂商目前处于产品刚上市阶段,相信到了2030年之前也会成熟。那时候阀门系统的成本将从现在进口的3-3.5万下降到0.5万元的水平。

在我的乐观 预期下,储氢70MPa的IV型瓶到了2030年时,价格有望降到1万元左右的水平,比现在要少70%以上。

那时,一辆乘用车的储氢系统价格2万元,大型商用车则是8万元。

产能?根本不是个问题。

所以,到了2030年,车载储氢系统的技术和成本也得到很大的改善,不再成为制约氢能源汽车发展的因素。

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氢能畅想曲——前言

氢能畅想曲(1)——氢能的生产和消费

氢能畅想曲(2)——管道输氢遍全国