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上海燃气工程设计公司孙永康:车用燃料电池汽车加氢站规划与设计

时间:  2021-05-26 21:35   来源:  氢智会    作者:  Summer

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2021年5月21日,长三角氢能科技高峰论坛在上海科学会堂举行。现场来自长三角多个城市,以及北京、山东等地燃料电池行业的政、产、学、研、投等各方面代表100多人,与在线观看直播的十万余(人次)通过氢能基础研究、产业应用规划和技术开发等全产业链协同发展研讨。

会上,上海燃气工程设计研究有限公司党委书记、董事长孙永康发表了主题演讲,以下为演讲实录:

上海燃气工程设计公司孙永康:车用燃料电池汽车加氢站规划与设计

尊敬的各位领导、各位专家大家上午好!刚才余教授重点介绍了燃料电池汽车,我接下来和大家分享一下我们作为燃料电池汽车配套的基础设施加氢站的规划与设计,我的报告是四部分内容。

一、背景。

刚才余教授和张院士都作了很好的介绍。2030年碳达峰,预测达峰130亿吨。上海也在提上海的目标,相对于国家3060目标,我们提到2055,就是比国家提前5年达到碳达峰和碳中和。

这张图简单和大家报告一下,以前我们的能源不光是燃气、热能、电网都是相对独立的,不能实现互联互通。右边这张图通过氢气可以实现各个能源之间的转换,这也增加能源系统操作的灵活性,也保障了能源韧性。

从长三角的示范背景可以看到去年也在积极申报氢能示范正式,在众多的城市或者省份里评选,上海是第一名,对上海推动氢能产业起到很大的作用。左边这张图,长三角示范城市,黄色的是已建,蓝色的包括无锡、芜湖也在积极推进。背景情况简单过一下。

从产业角度来说从最初的2001年,最明确的是2006年2月份明确提出氢能技术,2019点3月份也把氢能首次写入《政府工作报告》。刚才也讲到了各个地方政府都把氢能作为风口,都在“跑步入场”,沿海地区包括京津冀地区都在发力。全国层面,从深交所、沪深上市氢能上市企业也如雨后春笋一样,到明年看这个数据可能更加多,所以氢能除了各个政府在支持以外,企业也在(进入),包括金融资本也在快速进入这个领域。

从氢能产业来说,来会的有各个行业,整个汽车产业链非常完备,我们国产化到了比较完善的程度,而且从资源禀赋的角度来说,我们的氢源还是比较丰富的,特别是工业副产氢,很多企业包括化工区资源非常充裕,工业生产氢可以达到40万吨,弃光弃风弃水可以带来电解水制氢也可以产生更多的滤氢,地方政府也在强力推动产业发展,各个地方包括长三角以及上海周边地区都在推动。另外一个是燃料电池汽车,之前一站难求,很多车没有地方加氢,安亭加氢站当时是排队加氢,现在的情况有所改变。

再回顾一下燃料电池产业的发展,这是网红的打卡地点,目前还在正常运行,世博会加氢站当时接待了很多国家元首来参观,当时是世界规模最大的加氢站。

二、规划。重点介绍一下加氢站的规划。

实际上燃料电池是基础设施规划,应该是纳入城市总体规划中,所以专项规划一般是三个层面:发展规划,利用规划,具体实施布局规划。今天想和大家汇报具体的布局规划。我们设计院和上海市规划院联合编制上海车用加氢站的布局规划。

首先和大家汇报一下全国范围内的加氢规划布局。各界得在积极推动加氢站的发展,从去年还是70座左右的规划,到今年1月25日达到128座,2020年是加氢站建设的绝对高峰期。

长三角也做了氢走廊的规划,这是2019年规划的,当时也是长三角区域合作办指导这个规划编制,也提出了3个阶段:近期也就是到今年启动4条氢高速,先行城市包括上海、苏州、南通、如皋、宁波、嘉兴、湖州、张家港;中期是2022-2025年,推动燃料电池汽车应用推广10条氢高速,形成影响力产业集群,创新发展模式;远期2026-2030年,覆盖长三角,建设20条氢高速,形成国际影响力的燃料电池汽车应用区,带动全国产业,推动社会能源转型。

提出了三个阶段,五项重点任务,八条保障措施,很多同志很清楚,我也不展开讲了,五项重点任务有一项非常关键,和基础设施非常相关联的就是如何建设基础设施。

上海市加氢站规划:需求导向,综合统筹,因为不光服务于上海,还要服务长三角;严控底线,安全为先,张院士也介绍燃料电池汽车氢的安全性问题,很多人对氢的误读包括行业的主管部门对氢燃料电池汽车包括加氢站的认知还有一个过程,上个星期有一个课题是关于整个燃料电池汽车应用场景;适度超前,预留弹性,很多规章制度要有一定的弹性,要和国外先进技术对接;集约节约,持续发展,以点带线,从线到面,形成全市网络,目前还是布局在上海外环线以外。

可以看一下规划布局,三个区作为重点区域。嘉定区是依托上汽打造嘉定“国际汽车城”,目前5座站具有一定的集聚和协同效应;宝山区主要是宝钢在宝山,所以自身的副产氢,固投建定位于厂内自用加氢站,后续会继续发力;三是奉贤区,是化工区,不光为自己供氢,还为周边的子站供氢。

另外我们提出需求导向—衔接新城未来发展需求。为什么?上海今年年初发出五大新城规划,特别是嘉定新城、青浦新城、南汇新城,青浦新区的领导也来了,青浦区在推广的时候也特意把氢能源车作为非常大的亮点进行推介,这是非常好的前景,这也是嘉定新城未来具有影响力或者标杆效益的产业,南汇新城大家觉得靠近临港,很多公司在那里布局氢能,包括燃料电池电堆企业都在那边布局。五大新城里面这三大新城在氢能会有比较好的布局。

《上海市车用加氢站布局专项规划》(市住建委2020年),目前是9座站分布在宝山、嘉定、奉贤几个主要区域,当时规划是2025年达到70座的规划,主要也是为了氢走廊布局的,肯定也要考虑长三角的辐射。

加氢站也不是有地就可以选,和油站还是有区别性,包括和周边间距的防火要求,也是解决大家的安全顾虑,离开一般建筑25米就可以了,离开重要建筑50米就可以了。加氢站布局新增69座,当时定的规划是结合油氢就是加油站一起建油氢站46座,纯氢站23座,到2022年25座,2025年44座。

长三角的加氢规划我们也讲了一个案例就是安徽芜湖,它是目前来说非常热的区域,通过产业驱动的又一典型案例。长三角联席会议三省一市都会定期开会,应该是2019年李强书记带队和三省一市在安徽考察奇瑞的时候,奇瑞重点推介燃料电池汽车和氢能的布局,李强书记就回头问上海怎么样,当时也没有具体汇报。回来以后马上召集,第二天就开始落实上海的加氢站包括燃油的发展,所以安徽这个地方还是有很多的通过产业来推动,包括皖南中石化能够适合建加氢站的地方都在布局。还有接下来园区的自用的路线相对比较固定的应用加氢场景比较好的地方包括场内的也开始进行一些布局,搞一些设计。

从规划来说,我们作为设计和研究单位也提了这方面的建议。第一要多建:解决“稀缺”问题,先有鸡还是先有蛋的问题,从天然气汽车和天然汽车加油站和燃油电池汽车和加氢站都提到这个问题,但是我们觉得还是先要提前布局,把站先布好。第二是怎么建?还是希望多元合建,有的时候单一的纯氢站短期如果没有政府补贴,效益还是不能达到,现在和政府谈的就是通过油站资源来换油氢站,也是目前比较好的推广加氢站建设的商业路径。四是讲经济性,除了氢的来源以及下游市场,下游市场的价格燃料电池能够承受氢的价格,必须把上游的氢的价格降低,除了副产氢是比较低的价格,更多也要探索将来电解质氢包括天然气制氢,今年做了四个站,四个天然气制氢。四是重安全,从本质安全来考虑。

三、设计。这个和规划也相关。

建站类型,我们看到很多加氢站和加油站很相似,基本上也是有加注机,一种是固定站、一种是撬装站、移动站,还有子站母站,大家都比较熟悉,包括有合建站,油氢合建、气氢合建、氢电合建。这个是单功能加氢站子站,这是现在比较主流的。长管拖车过来到加氢站通过压缩机再把25兆帕的氢气压缩到350公斤或者700公斤,盐城的领导也来了,盐城高新区的加氢站当时是我们设计的。另外一个是加氢充电合建站,现在在安亭顶上建了一个光伏,把整个站的运行效率提高,同时也是未来探索的发展方向。另外这是油氢合建站,造型非常现代化的。三大油中石化特别注重在他的油站进行改建或者能够增加加氢设施,建一千座站,建一万座站,我想也不是一个口号,还是可以实现的。这是加氢加气合建站,前十年规划里很多大量建设,现在在马路上跑的集卡很多是ING汽车,随着环保要求如果上加氢站可以进一步改建做成氢气合建站。

国家对于加氢站的设计不断进行调整,加氢站总规GB50516也做了很大的调整,黄色区域也要注意一下。一是城市建成区不得建设一级;城市中心区的加氢站宜靠近城市道路,不应设在主要道路的交叉口。今年5月1日做了修订,有两条非常关键,一是提出液氢管束式集装箱运输,就是允许供氢方式多元化,另外也允许站内制氢。

另外是等级规模,以前的规模单罐容量是小于500公斤,总的罐容不能超过1000公斤,经过调整以后单罐容量达到800公斤,储氢站3000公斤以下,这样就调整的罐容规模,更多服务燃料汽车加注,避免加氢排队现象。

最后和大家分享一下国际比较前卫的加氢站案例。日本风力发电制氢站+加氢站通过风电电解水制氢,美国天然气混氢,适合改造。有代表性的可能在中国觉得不可思议,在市中心德国汉堡加氢站,就是用电解水制氢,洛杉矶加氢站,国内讲安全间距,但是它的很多加氢设施就放在上面,这样就节约用地,而且整个氢是往上跑的,所以这样也没有问题,从国家规范来说还要再进一步迭代。这是国内的几个加氢站,基本上还是中规中矩的。

这是我们加氢站设计业绩,应该说我们设计院是最早做燃料电池加氢站,目前达到46座的业绩,包括香港也在给他们做前期研究,目前我们是市场占有率最高的单位。

谢谢大家,期待与大家交流与合作。
 

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