图：北京中科富海低温科技有限公司宁永强

       5月21日，由电池联盟、中国电子节能技术协会电池专委会和中国化学与物理电源行业协会氢能及燃料电池分会(筹)联合举办的“2019新型制氢技术与加氢站建设高峰论坛”在苏州隆重召开，北京中科富海低温科技有限公司宁永强作了题目为“氢液化技术对氢能产业的意义”的演讲。以下为宁永强演讲全文：
 
        感谢大会的邀请，公司主要是做氢能设备。
 
       今天讲五方面的内容：一个是中国氢能产业供需分析主要是讲燃料电池车方面的。这是欧阳院士写的15年氢燃料电池发展的蓝图。车的数量、加氢站的数量、加氢站每天要加多少。今年修改了一下可能比较大一点，公司是2016年8月份成立，这几年来发现了一个问题，氢这方面，这两年车发展比较快，现在越来越有一个问题凸显，我们车每天在增加的同时，越来越多的人考虑一个事，氢能怎样保障让这个车运转起来，这是根据我们国内的城市所做的一个模型，这个城市说到2020年建30座加氢站，每个加氢站有500公斤的加氢能力，达到这个水平，我这个城市就对运营的人补贴多少多少钱，根据这个算法，这个城市最起码要有10吨每天的氢源，才能保证加氢站和车辆运营起来。然后我对比了两个路线图，一个是氢源10吨，这个氢源暂时不考虑通过什么方法，主要是两个路线，一个是压缩的，目前工业气体的应用方式，一个是液化的方式，如果大家对气体这方面有所了解的话可以算一算，要把10吨氢每天运掉，就差不多需要500标方每小时的压缩机15台，然后TT车110辆，8个充装位24小时不停充。110个车有的是停在加氢站供氢，有的是充装，差不多是这样的关系。110台配司机的话，每个车配4个，所以相当大的投资。所以我们讲氢的成本，不光是原料、运费的成本，还有运营方面。讲到这个方面，我们也跟一些行业的标准院沟通过，现在国内运氢的技术管道全国700—900万，一共不到1000万，如果这个城市大到这个规模，就占到全国的1/10。反过来，以液氢运输，至少效率大大提高，我们只需要给它配15公斤每天的液化装置，配两个100立方的储罐，45立方的液氢的槽车，很好解决。
 
       这是一些券商总结出来的，不同的制氢方式，包括化工尾气，不同的算法得出的价格。我们认为红框里的东西是比较适合于给我们的氢能源，然后来做氢源，如果用甲醇、水电解、煤制氢等，这些都是二次能源、三次能源有效率非常低。这是我们最大的氢气来源，每年可以实现325万吨的氢能的这是我们的氯碱化工，是25.6万吨，虽然氯碱总量不大，但是能够提供的氢比较大。目前有一个大的好处，是氢的品质非常好。基本上氯碱出来的氢的程度达到4个9，稍微出点水和氧就能做燃料电池用，它里面没有一氧化碳什么的，是燃料电池最好的。而且氯碱制氢也是销售最好的。这是我们轻烃脱氢，国内还未投产，昨天东华有讲他们一年几十万吨的规模。还有可再生能源的水电解，我们国家四弃蛮厉害的，我个人觉得弃水是非常值得重视的，西南地区每年的弃水量非常大，他们也很投疼，因为他们的电几分钱一度运不出来，就停在那儿。弃风、弃光多是多，但是它主要的掌机容量在大西北，没有水，离用氢的地方比较远，氢的输送还是一个问题。所以我个人看好弃水和弃核，他们制氢的成本比较低。
 
       然后讲讲氢液化技术的大规模使用。现在主要的氢的运输方式就是这几种，一个是要高压，然后是液氢的，然后这种是管道的，然后种是储氢材料的。这又是一个对比了，这个数据是我们算下来，集束管车差不多是4毛钱每公斤液氢是2.3，但是集束气体公司给你是要收租金的，现在市场化的价格是700—1200块钱一天，这样一个价格，气体公司希望它在路上跑创造价值，但是加氢站比较小达不到这样一个标准。还有装载时间，集束管车需要4—8小时，充标受国标限制，然后卸载也需要4—8小时。而液氢罐车，装载和卸载快。还有一个可怕的是加氢站压缩机的选用，集束管车一般是5Mpa到7Mpa充压很慢了，一般到这个级别就停掉，一般是不到20Mpa的气，差不多1/3要返回厂里，这个无论是对气体公司供用氢气的人来说，还是加氢站都是非常大的浪费，本身运300公斤的东西，来回70公斤浪费，效率是非常低的。然后这是占地情况，以压缩氢气，最大的问题就在这里，因为它要放车要放高压瓶，如果以液氢储罐，同样的储氢重量是一样的，占地是它的一半。我们可以看到很多的国外的液氢加氢站，整体的面积都非常小。然后这也是为什么国外都选择液氢。
 
       这是美国人所做的图，它和我不同的是，它煤制氢成本要高于我们。红色的这个是生产成本，这个是运输成本，可以看到管道、集束管车、高压、液氢的，无论是哪种制氢方式的支撑模式下，运费都是液氢是最低的，这与我们刚才所说的是契合的。液氢有很多的优势。
 
      这是煤火人所做的加氢站的建设成本，他们达到了用氢量400公斤以下的是压缩建站成本，400公斤是比较接近，400公斤以上液氢是有非常大的优势，不管它的用地还是固定的设备投资，都是有很大的优势。然后这是美国人所做的加氢站的工业模式的探讨，这是不同的加氢能力的情况下，我是在站水电解还是天然气，还是压缩通过管道，不同的情况下，运力和经济性。400公斤是我们国家急需的口，在这之上没什么竞争力，再大一点，1吨以上的液氢也很难，所以到时候会有一些类似于现在的天然管道一样的。这是液氢的另外一个优点，这是工业用气体，这是ISO，我们国家也应用了很多燃料电池的标准，气体的程度是不纯，关注什么杂的，比如说我关注1个PPB的杂质，别的不在乎。为什么要说这个？我们现在比较容易买到的是这个高纯氢，但是实际上它是不是可以把燃料电池弄清楚，它一氧化碳和二氧化碳的指标和这边是不一样的，燃料电池的一氧化碳指标远低于这个，而且燃料电池里面的氨是有要求的，但是国标对于高纯氢没有氨的标准，这就是为什么很多搞燃料电池的人只敢买水电解的制氢，因为它原理上不含这个。加载燃料电池以后可能会降低它的寿命、电量。如果把氢液化以后，氢的三相点是13.96，差不多12K，这样的基础上，燃料电池的杂质都是变成固体。所以我很清楚地液化过程中杂质被固化去掉，这样我的氢源可以用各种比较便宜的，哪怕是煤和焦炉煤气都可以，液化以后就可以相对纯度的氢。
 
       这是我们的设想，现在搞车的人都在说氢气这个行业发展一百多年比较受限，说你们搞不出来什么花样，所以我们这个车是很难卖。我认为这个是相辅相成的，不光是氢的问题。这是我们分析的氢价格的组成，其实很大一部分是运费，我们说制氢这块，不说制氢，就是如果你买氢气它有一个出厂价，这个出厂价跟谁挂钩？基本上与天然气挂钩，有氢气多的人，比如说东华能源一年几十万吨的，他卖给你肯定是有一个价格的，不然就放空气中，他卖给你他会测成本。但是很多小的氢就往大气中放掉，然后也有公司买掉，但是一旦商量，没有人把资源浪费掉。很多搞氢的企业它会搞水，会搞TDI，然后上锅炉烧掉，所有的副产氢卖给你都是1—1.5元之间，这跟天然气价格差不多，因为他卖了以后要买天然气烧。所以你买的价格肯定是跟天然气一样的。天然气价格是跟石油挂钩的，运费就不说了，目前都是柴油制氢，所以氢的成本70—80%是跟化石能源相关，很多人说我们氢气价格降到40块钱跟汽柴油有得一拼，这从原理上是一厢情愿的。氢气在我们国家是化工产业，是工业产业，这些工业用途不在乎氢气对它整个生产的成本微乎其微，它能接受。到了能源的话，车主和开车的人很难说。所以要真正地  降氢气的成本，我们认为大家如何摆脱石油挂钩，你一天氢气拿柴油运，怎么可能比柴油便宜，怎样解决？首先是充分降低这块，这块是有帽的，再降再降最低最低降到9毛钱左右也就差不多，再降就降不下去了，十块钱公斤就很理想主义了。第二块是降运费，我们建10吨以上大型氢液化装置，然后哪怕你柴油运，我有规模效应降一部分的运费，终极的这一点需要搞车的人来，我们清华大学他们搞30吨以上的重卡，然后这个重卡自己是用燃料电池来驱动的，这样的话，我们运氢的车可以自己去用氢做燃料，这样彻底摆脱了石油，这样你想卖多少卖多少。
 
       然后讲讲氢液化的现状，现在全球液氢总产能约500吨，80%集中在北美，北美所有的氢液化装置，加拿大都是给美国用，欧洲有一点，钟一有一点。以美国为例，10吨以上的液氢它建设的初中都是给NASA，它现在的应用在墨西哥湾比较多，这里有很多的化工企业，还有很多的氯碱。美国所有的氢液化装置1/3都是用于氯碱的合成，然后20%是给NASA用，做实验。但是NASA的价格成本是40—50%，35%是用于微电子，液氢程度  非常好，可以用于微电子，然后给石化以及给一些食品工业方面。现在在美国燃料电池产业发展迅猛，方兴未艾。他们每年的增长很快，差不多10%—20%的增长，剩余的部分气化，以管道高压的方式给别的工业客户供氢。
 
        这是氢的液化流程，现在国际上主要的氢液化流程有两种，一个是用氦预冷，5吨/天，液化能耗15—20Kwh/Kg，大概是我先用氦气经过压缩换入冷气膨胀，然后透平膨胀制冷。给氢换热然后液氢，优点是装置很小，好示范性和实验性的装置，缺点是大了以后能耗增加，不适合大型装备。这是美国用得最多的氢循环，氢自己膨胀和制冷，它的装置比较大，能耗低，理论上做到7度电甚至更低，运行最好的新奥尔良的这套，它的缺点是建设周期长，然后技术比较难。
 
        另外是氢液化技术。低楼率换热器、正仲氢转化这很重要，如果做不好，会大量的挥发。然后高效氢压所机，然后滤油装置。最重要的是氢安全系统，液氢安全很重要，然后生成以后有液氢储槽和液氢槽车，这些都是高转速气体膨胀机。这是我们估算的，我们认为要搞液氢10吨以下没有什么经济性，只能做估算，估算不准确，30吨每天的装置，设备投资用地、运维，还有5年回本，耗电怎样，用多少液氮，出来的液氢按照7毛钱的电，液氮1200，算下来，我这样的出厂还要40—45块钱，所以说想降到40以下很难。当然很多人说国家补贴，但是个人认为一个产业如果靠国家补贴，一旦国家没补贴了怎么办？所以还是要从源头上把这个降下去，建设周期差不多20个月，基建18个月，我们要降低这个成本，需要一些政策和配套的因素，首先廉价的电力，有了廉价电力以后，无论是制氢成本还是液化成本都会降低，这样的话这个才有可能降下来，然后集中的副产氢资源，还有很多的用户，我一天20吨的氢气不可能没人用。气体和电相比，它不是无限储存的，它都是装在容器里面，它都容易挥发。还有我们需要政策法规的支持。
 
        这是政策法规。不光是液氢，还有气氢都是这样的，是按能源还是按危化品。看天然气，它一开始也是危化品，现在所有的东西都是危化品，但是它可以单独开口子，它的审批各方面就简单得多。你说汽油没有规划，但是它也是能源，天然气也是能源，氢不同，它还是单纯的化学品，所以建加氢站你去用都要授权证，所以这也是最近呼声比较高的一件事。再一个就是安全性能，我们氢和天然气哪个更危险，这个是可以探讨的。因为氢的密度比较低，它会排放比较快，而天然气和氢气相近，会在地标形成扩大性，这两个谁更危险，可以判断。天然气可以以能源来，氢能为什么不行。液氢现在是无法进行道路运输，因为国内运氢都是军装在用，基本上都是通过铁路运，而且有专事专办的渠道。我们在002目录里面危险品还有氢液化的这一项，我们国家的管理方式和国外不一样，国外是法无禁止即可行，一个新生事物没有相关的法规管理你可以办，但是你要负责安全。我们国内是有法不能办，没有法你办就违法。所以造成液氢的很多东西无法开展起来，因为没有法规和标准。这是借鉴了国外的一些东西，美国、德国他们都已经出台了相应的液氢的道路运输、生产、应用的标准规范。我们国家也在做，但是做的是从标准到规范还有很长一条路，跟韩国也交流过，它有一个机构叫KGS，所有跟气体相关的，都是KGS来。他们管理是说在我没出台法规之前，你要是有运输液氢的需求，你可以给我一个参考，ISO也好，美国的也好，我们就按照这个建立一个企标，然后你就可以运行和配送。然后KGS根据你的需求来做标准和规范，他规范以后你必须按照他的来。所以我们希望我们国家在某些领域和新生事物的领域可以借鉴一些国外先进经验。如果你不开这个口子，这个事做不成，永远是比较困难的事。
 
        这是我们公司的基本介绍，中科院理化所的成果转化公司，理化所2008年拿到ITER项目，然后北大的项目，开始做低温配套设备。2010年拿到一期专项，然后发生了一些事情，国家开始重视大型低温装置的制造，2010年给几个亿做氢气的装备，然后2012年做2Kw的液氢的实验机，2013年拿到国家科技进步一等奖，2014年二期结束通过验收，然后做更低10Kw的的，然后2015年做出40升每小时的液化气，然后2016年拿到国家科技进步一等奖，然后2016年8月成立中科富海，我们是中科院理化所、富汇创投等共同成立的
 
       这是我们的核心设备，这个是氦制冷机，以及这个是氢液体化、氦液化器和BOG  提氦气装置。然后是高转速气体轴承透平膨胀机，这是拿了国家4点几亿做出来的。这是我们做的，氢液化是有两个循环，我们现在能做的是氦循环，基于氦的制冷机然后来做液化氢气。我们公司做液化氢，最大的是做到300—5000公斤，能耗比较高，占地面积25×42M，这是1.5吨/天，建设周期16—24个月。我们现在准备做10吨每天的氢液化装置。
 
      我的汇报就到这里，谢谢！