氫氣存儲、運輸裝備制造項目可行性研究報告立項報告

一、項目基本概況
1、項目名稱:氫氣存儲、運輸裝備制造項目
2、建設(shè)單位:XX機械制造有限公司
3、建設(shè)性質(zhì):新建
4、建設(shè)地點:XX市XX區(qū)XX工業(yè)產(chǎn)業(yè)園
5、項目占地面積:項目總占地面積3萬平方米
6、項目投資:本項目擬總投資10000.00萬元
7、項目建設(shè)內(nèi)容:主要建設(shè)車載壓縮氫氣瓶、燃料電池氫氣瓶、存儲系統(tǒng)加工生產(chǎn)線及配套設(shè)施等
二、項目背景
氫氣(H2)最早于16世紀初被人工制備,當(dāng)時使用的方法是將金屬置于強酸中。1766-1781年,亨利﹒卡文迪許發(fā)現(xiàn)氫元素。工業(yè)上一般從天然氣或水煤氣制氫氣,而不采用高耗能的電解水的方法。制得的氫氣大量用于石化行業(yè)的裂化反應(yīng)和生產(chǎn)氨氣。氫氣分子可以進入許多金屬的晶格中,造成“氫脆”現(xiàn)象,使得氫氣的存儲罐和管道需要使用特殊材料(如蒙耐爾合金),設(shè)計也更加復(fù)雜。

如今,氫能是公認的清潔能源,作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。21世紀,我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發(fā)展規(guī)劃,并且我國已在氫能領(lǐng)域取得了多方面的進展,在不久的將來有望成為氫能技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)先的國家之一,也被國際公認為最有可能率先實現(xiàn)氫燃料電池和氫能汽車產(chǎn)業(yè)化的國家。
目前,氫能源產(chǎn)業(yè)正正處于將把氣從工業(yè)原料轉(zhuǎn)向能源利用的初級,短期內(nèi),氫能的發(fā)展還將持續(xù)處于探索階段。宏觀來看,氫能產(chǎn)業(yè)不能被狹隘地定義為氫氣本身,氫能產(chǎn)業(yè)是一個多領(lǐng)域互補的開放式能源經(jīng)濟體。建設(shè)氫能產(chǎn)業(yè)的過程中,氫氣的制造制備、運輸以及加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),是發(fā)展氫能的第一步,這也是氫能發(fā)展即將面臨的最大挑戰(zhàn)。
工信部《產(chǎn)業(yè)發(fā)展與轉(zhuǎn)移指導(dǎo)目錄(2018年本)》中明確鼓勵XX市發(fā)展“氫燃料電池”產(chǎn)業(yè)。國家發(fā)改委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》中也將“氫能、風(fēng)電與光伏發(fā)電互補系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”“高效制氫、運氫及高密度儲氫技術(shù)開發(fā)應(yīng)用及設(shè)備制造,加氫站及車用清潔替代燃料加注站”等涉氫產(chǎn)業(yè)列入鼓勵類目錄之中?!秶摇笆奈濉币?guī)劃》提出在氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域,組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃,謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。
三、項目技術(shù)分析
氫能產(chǎn)業(yè)鏈包含制氫、儲氫、運氫、加氫站和燃料電池車環(huán)節(jié)。但氫能的技術(shù)路線仍不夠成熟,許多技術(shù)難題有待解決,尤其是氫能的存儲及運輸是目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
氫是元素周期表中的首位元素,氣體狀態(tài)下密度極小,因此在大規(guī)模運輸過程中,必須加以壓縮儲存,讓氫呈現(xiàn)高密度氣態(tài)或者固態(tài)、有機態(tài)的形式。根據(jù)氫氣狀態(tài)不同,氫氣運輸可以分為氣態(tài)氫氣輸送、液態(tài)氫氣輸送和固態(tài)氫氣輸送。氣態(tài)氫氣通常采用長管拖車和管道運輸;液態(tài)氫氣通常用槽車運輸;固態(tài)氫氣運輸可直接運輸儲氫金屬。氫氣儲運環(huán)節(jié)的發(fā)展存在較高的技術(shù)瓶頸,目前國內(nèi)氫氣儲運存在儲氫密度低和壓縮能耗較高的缺點,另外,儲氫瓶的原料成本較高也限制著儲運技術(shù)的發(fā)展,例如車載高壓氫罐關(guān)鍵材料碳纖維,該材料的生產(chǎn)技術(shù)雖然國內(nèi)已經(jīng)有突破,但價格高昂導(dǎo)致碳纖維儲氫瓶成本居高不下,另外氫氣液化技術(shù)及裝備的核心技術(shù)也較為依賴國外,近兩年,國家科研團隊以及相關(guān)企業(yè)已經(jīng)在儲運環(huán)節(jié)投入精力,儲運正向低耗能,便捷化以及形式多樣化發(fā)展,技術(shù)也將逐步突破。
從技術(shù)上來說,氣氫拖車是目前國內(nèi)最主要,也是更成熟的運氫方式,適用于短途運輸。液氫槽車運輸能力雖然是氣氫拖車的10倍,但液化過程成本較高,更適合中長距離運輸。
據(jù)和仕咨詢集團預(yù)測,到2050年,液態(tài)儲運氫成本在運輸距離為500km時將降至6~8元/kg。隨著低溫液態(tài)儲氫技術(shù)逐漸程度成熟,液態(tài)儲運的成本會逐漸降低,液氫槽車運輸將逐漸取代氣氧拖車。
另外,類似天然氣的管道運輸方式也是輸配氫氣的方案之一。而且利用管道運輸?shù)臍錃馐窃诘蛪旱臓顟B(tài)下,相比高壓運氫的成本更低廉。運輸距離為500km時,成本約在3~3.1元/kg。
但不要以為利用管道運輸就能輕松解決儲運氫的高成本問題,因為現(xiàn)有的天然氣管道不能直接用于運輸氫氣。一般天然氣都是使用鋼管運輸,而氫分子會溶于鋼中產(chǎn)生氫脆,超出鋼的強度極限。所以要采用管道運輸氫,需要采用含碳量極低的材料,成本一般是天然氣管道材料的兩倍。也可以采用天然氣和氫氣混合運輸?shù)姆绞?,但對氫氣的含量占比要求嚴格,不得超過20%。另外,將昂貴的氫氣混入廉價的天然氣也會造成價值的損失。
伴隨長距離運氫需求的增加,管道運輸將成為未來長距離運輸?shù)淖顑?yōu)選擇,但初期投入巨大、設(shè)備的利用率也較低,將液化氣管道用來輸送氫氣,管道的腐蝕性和強度變化還有待進一步研究。
四、項目市場分析
(1)國際市場供需情況及預(yù)測
和仕咨詢集團數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計到2030年,全球氫能領(lǐng)域投資總額將達到5,000億美元。世界能源理事會預(yù)計,到2050年氫能在全球終端能源消費量中的占比可高達25%。目前,歐洲已擁有商業(yè)化運營加氫站200座。其中,德國已建成約100座,并計劃到2023年,共建成400座加氫站。法國提出到2028年力爭建成400到1000座加氫站。
截至2021年初,已有30多個經(jīng)濟體發(fā)布氫能路線圖。許多經(jīng)濟體已將發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)作為能源發(fā)展戰(zhàn)略。
歐盟2019年7月發(fā)布《歐盟氫能源戰(zhàn)略》,計劃到2050年將氫能在能源結(jié)構(gòu)中的占比提高到12%-14%。該戰(zhàn)略概述了全面的投資計劃,包括制氫、儲氫、運氫的全產(chǎn)業(yè)鏈,以及現(xiàn)有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施、碳捕集和封存技術(shù)等投資,并提出進一步加強研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新,促進氫能國際合作。
法國2020年年初成立國家氫能委員會,根據(jù)法國《國家氫能戰(zhàn)略》,該國將陸續(xù)大規(guī)模建設(shè)安裝水電解裝置、促進交通工具使用氫燃料電池等,計劃到2030年擁有6.5吉瓦的電解槽產(chǎn)能,可生產(chǎn)綠氫60萬噸、減排二氧化碳600萬噸。
美國2020年6月宣布“氫能源地球計劃”,提出在10年內(nèi)實現(xiàn)綠氫成本降低80%的目標,由目前每千克5美元降至每千克1美元。近日,美國能源部宣布撥款5250萬美元資助31個氫能相關(guān)項目。
韓國2019年1月頒布了全球首個《促進氫經(jīng)濟和氫安全管理法》,為政府的氫能承諾和設(shè)施安全標準的實施奠定法律基礎(chǔ)。韓國成立了由政府人士和行業(yè)專家共同參與的氫經(jīng)濟委員會,明確提出到2030年普及85萬輛氫燃料電池汽車、建設(shè)660座加氫站。
日本2017年12月提出了氫戰(zhàn)略,兩年后更新了新的氫能和燃料電池戰(zhàn)略路線圖,并制定實現(xiàn)目標的措施;新加坡2020年宣布一項約3600萬美元的低碳能源研究資助計劃,支持氫能等低碳技術(shù)的研發(fā)。
智利2020年11月發(fā)布國家綠氫戰(zhàn)略,目標是到2030年生產(chǎn)世界上最便宜的綠氫,2040年成為世界三大氫出口國之一;2021年7月,埃及總統(tǒng)塞西發(fā)表聲明敦促制定本國氫發(fā)展綜合戰(zhàn)略,目標是賦能埃及氫能生產(chǎn)和利用能力,將綠氫納入國家綜合能源體系。
(2)國內(nèi)市場供需情況及預(yù)測
我國氫氣資源豐富,是世界第一產(chǎn)氫大國。2020年中國氫氣產(chǎn)量突破2500萬噸,已連續(xù)多年位列世界第一,其中純度含量超過99.99%的氫氣產(chǎn)量約為29.98萬噸。
我國從2018年開始,氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。2019年初的“兩會”上,氫能被首次寫入政府工作報告,使得氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又上了一個新臺階。目前,我國氫能產(chǎn)業(yè)形成了包括京津冀、長三角、珠三角、華中地區(qū)在在內(nèi)的多處產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),多個城市都規(guī)劃建設(shè)了產(chǎn)業(yè)園并開展了燃料電池汽車的示范運行,與氫能相關(guān)的企業(yè)數(shù)量激增至近千家。
2021年,在全國“碳達峰、碳中和”大背景下,綠氫成為推動應(yīng)對氣候變化的重要抓手,迎來新一輪發(fā)展機遇。我國在河北張家口、沽源、寧夏銀川、吉林均有風(fēng)電/光伏制氫項目穩(wěn)步推進,同時包括上海電氣、隆基股份、億華通、林洋能源、寶泰隆、國電投氫能等企業(yè)也紛紛入局電解水制氫設(shè)備市場,市場熱度急劇攀升,雙碳目標是本次行業(yè)機遇的最大驅(qū)動力。
從當(dāng)前需求結(jié)構(gòu)來看,氫能應(yīng)用場景的工業(yè)色彩依然很濃,氫氣主要應(yīng)用于合成氨、石油煉化等領(lǐng)域。而民用氫氣比例極低,目前最大的應(yīng)用場景便是氫燃料電池車。
氫燃料電池車是比動力電池車更便捷、續(xù)航更遠的一類車,相比于燃油車又具備清潔環(huán)保的特性。
此外,氫能源在工業(yè)減排、儲氣儲能、能源供應(yīng)和熱電聯(lián)供等方向也都存在應(yīng)用空間,未來需求還是十分可觀的。
2017年-2021年,中國加氫站建成數(shù)量處于逐年增速狀態(tài),截止至2021年10月,全國共建成加氫站195座,其中正在運營的加氫站數(shù)量為133座,主要分布于廣東、江浙滬、山東等燃料電池車發(fā)展較快的省市。
目前國內(nèi)已有上海、佛山、山東等多個省市地方政府發(fā)布推進加氫站建設(shè)的相關(guān)政策和規(guī)劃。多數(shù)地區(qū)按照加氫站的設(shè)備投資額或整體投資額的一定比例給予補貼,并按照加氫能力設(shè)置補貼上限,最高補貼額200-600萬元不等,同時給予加氫站銷售補貼和稅收返還等其他政策優(yōu)惠。
五、項目經(jīng)濟效益評價
項目建成后,年營業(yè)收入21,000萬元,利潤4,500萬元,投資回收期4.2年(稅后,含建設(shè)期2年),投資利潤率45%。
氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將有效解決XX市清潔能源消納的問題,實現(xiàn)可再生能源就近高效利用,為清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展打通了瓶頸。
此報告為公開部分,需定制化編制政府立項、銀行貸款、投資決策等用途可行性研究報告咨詢和仕咨詢集團