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圖：北京中科富海低溫科技有限公司寧永強

       5月21日，由電池聯盟、中國電子節能技術協會電池專委會和中國化學與物理電源行業協會氫能及燃料電池分會(籌)聯合舉辦的“2019新型制氫技術與加氫站建設高峰論壇”在蘇州隆重召開，北京中科富海低溫科技有限公司寧永強作了題目為“氫液化技術對氫能產業的意義”的演講。以下為寧永強演講全文：
 
        感謝大會的邀請，公司主要是做氫能設備。
 
       今天講五方面的內容：一個是中國氫能產業供需分析主要是講燃料電池車方面的。這是歐陽院士寫的15年氫燃料電池發展的藍圖。車的數量、加氫站的數量、加氫站每天要加多少。今年修改了一下可能比較大一點，公司是2016年8月份成立，這幾年來發現了一個問題，氫這方面，這兩年車發展比較快，現在越來越有一個問題凸顯，我們車每天在增加的同時，越來越多的人考慮一個事，氫能怎樣保障讓這個車運轉起來，這是根據我們國內的城市所做的一個模型，這個城市說到2020年建30座加氫站，每個加氫站有500公斤的加氫能力，達到這個水平，我這個城市就對運營的人補貼多少多少錢，根據這個算法，這個城市最起碼要有10噸每天的氫源，才能保證加氫站和車輛運營起來。然后我對比了兩個路線圖，一個是氫源10噸，這個氫源暫時不考慮通過什么方法，主要是兩個路線，一個是壓縮的，目前工業氣體的應用方式，一個是液化的方式，如果大家對氣體這方面有所了解的話可以算一算，要把10噸氫每天運掉，就差不多需要500標方每小時的壓縮機15臺，然后TT車110輛，8個充裝位24小時不停充。110個車有的是停在加氫站供氫，有的是充裝，差不多是這樣的關系。110臺配司機的話，每個車配4個，所以相當大的投資。所以我們講氫的成本，不光是原料、運費的成本，還有運營方面。講到這個方面，我們也跟一些行業的標準院溝通過，現在國內運氫的技術管道全國700—900萬，一共不到1000萬，如果這個城市大到這個規模，就占到全國的1/10。反過來，以液氫運輸，至少效率大大提高，我們只需要給它配15公斤每天的液化裝置，配兩個100立方的儲罐，45立方的液氫的槽車，很好解決。
 
       這是一些券商總結出來的，不同的制氫方式，包括化工尾氣，不同的算法得出的價格。我們認為紅框里的東西是比較適合于給我們的氫能源，然后來做氫源，如果用甲醇、水電解、煤制氫等，這些都是二次能源、三次能源有效率非常低。這是我們最大的氫氣來源，每年可以實現325萬噸的氫能的這是我們的氯堿化工，是25.6萬噸，雖然氯堿總量不大，但是能夠提供的氫比較大。目前有一個大的好處，是氫的品質非常好。基本上氯堿出來的氫的程度達到4個9，稍微出點水和氧就能做燃料電池用，它里面沒有一氧化碳什么的，是燃料電池最好的。而且氯堿制氫也是銷售最好的。這是我們輕烴脫氫，國內還未投產，昨天東華有講他們一年幾十萬噸的規模。還有可再生能源的水電解，我們國家四棄蠻厲害的，我個人覺得棄水是非常值得重視的，西南地區每年的棄水量非常大，他們也很投疼，因為他們的電幾分錢一度運不出來，就停在那兒。棄風、棄光多是多，但是它主要的掌機容量在大西北，沒有水，離用氫的地方比較遠，氫的輸送還是一個問題。所以我個人看好棄水和棄核，他們制氫的成本比較低。
 
       然后講講氫液化技術的大規模使用。現在主要的氫的運輸方式就是這幾種，一個是要高壓，然后是液氫的，然后這種是管道的，然后種是儲氫材料的。這又是一個對比了，這個數據是我們算下來，集束管車差不多是4毛錢每公斤液氫是2.3，但是集束氣體公司給你是要收租金的，現在市場化的價格是700—1200塊錢一天，這樣一個價格，氣體公司希望它在路上跑創造價值，但是加氫站比較小達不到這樣一個標準。還有裝載時間，集束管車需要4—8小時，充標受國標限制，然后卸載也需要4—8小時。而液氫罐車，裝載和卸載快。還有一個可怕的是加氫站壓縮機的選用，集束管車一般是5Mpa到7Mpa充壓很慢了，一般到這個級別就停掉，一般是不到20Mpa的氣，差不多1/3要返回廠里，這個無論是對氣體公司供用氫氣的人來說，還是加氫站都是非常大的浪費，本身運300公斤的東西，來回70公斤浪費，效率是非常低的。然后這是占地情況，以壓縮氫氣，最大的問題就在這里，因為它要放車要放高壓瓶，如果以液氫儲罐，同樣的儲氫重量是一樣的，占地是它的一半。我們可以看到很多的國外的液氫加氫站，整體的面積都非常小。然后這也是為什么國外都選擇液氫。
 
       這是美國人所做的圖，它和我不同的是，它煤制氫成本要高于我們。紅色的這個是生產成本，這個是運輸成本，可以看到管道、集束管車、高壓、液氫的，無論是哪種制氫方式的支撐模式下，運費都是液氫是最低的，這與我們剛才所說的是契合的。液氫有很多的優勢。
 
      這是煤火人所做的加氫站的建設成本，他們達到了用氫量400公斤以下的是壓縮建站成本，400公斤是比較接近，400公斤以上液氫是有非常大的優勢，不管它的用地還是固定的設備投資，都是有很大的優勢。然后這是美國人所做的加氫站的工業模式的探討，這是不同的加氫能力的情況下，我是在站水電解還是天然氣，還是壓縮通過管道，不同的情況下，運力和經濟性。400公斤是我們國家急需的口，在這之上沒什么競爭力，再大一點，1噸以上的液氫也很難，所以到時候會有一些類似于現在的天然管道一樣的。這是液氫的另外一個優點，這是工業用氣體，這是ISO，我們國家也應用了很多燃料電池的標準，氣體的程度是不純，關注什么雜的，比如說我關注1個PPB的雜質，別的不在乎。為什么要說這個？我們現在比較容易買到的是這個高純氫，但是實際上它是不是可以把燃料電池弄清楚，它一氧化碳和二氧化碳的指標和這邊是不一樣的，燃料電池的一氧化碳指標遠低于這個，而且燃料電池里面的氨是有要求的，但是國標對于高純氫沒有氨的標準，這就是為什么很多搞燃料電池的人只敢買水電解的制氫，因為它原理上不含這個。加載燃料電池以后可能會降低它的壽命、電量。如果把氫液化以后，氫的三相點是13.96，差不多12K，這樣的基礎上，燃料電池的雜質都是變成固體。所以我很清楚地液化過程中雜質被固化去掉，這樣我的氫源可以用各種比較便宜的，哪怕是煤和焦爐煤氣都可以，液化以后就可以相對純度的氫。
 
       這是我們的設想，現在搞車的人都在說氫氣這個行業發展一百多年比較受限，說你們搞不出來什么花樣，所以我們這個車是很難賣。我認為這個是相輔相成的，不光是氫的問題。這是我們分析的氫價格的組成，其實很大一部分是運費，我們說制氫這塊，不說制氫，就是如果你買氫氣它有一個出廠價，這個出廠價跟誰掛鉤？基本上與天然氣掛鉤，有氫氣多的人，比如說東華能源一年幾十萬噸的，他賣給你肯定是有一個價格的，不然就放空氣中，他賣給你他會測成本。但是很多小的氫就往大氣中放掉，然后也有公司買掉，但是一旦商量，沒有人把資源浪費掉。很多搞氫的企業它會搞水，會搞TDI，然后上鍋爐燒掉，所有的副產氫賣給你都是1—1.5元之間，這跟天然氣價格差不多，因為他賣了以后要買天然氣燒。所以你買的價格肯定是跟天然氣一樣的。天然氣價格是跟石油掛鉤的，運費就不說了，目前都是柴油制氫，所以氫的成本70—80%是跟化石能源相關，很多人說我們氫氣價格降到40塊錢跟汽柴油有得一拼，這從原理上是一廂情愿的。氫氣在我們國家是化工產業，是工業產業，這些工業用途不在乎氫氣對它整個生產的成本微乎其微，它能接受。到了能源的話，車主和開車的人很難說。所以要真正地  降氫氣的成本，我們認為大家如何擺脫石油掛鉤，你一天氫氣拿柴油運，怎么可能比柴油便宜，怎樣解決？首先是充分降低這塊，這塊是有帽的，再降再降最低最低降到9毛錢左右也就差不多，再降就降不下去了，十塊錢公斤就很理想主義了。第二塊是降運費，我們建10噸以上大型氫液化裝置，然后哪怕你柴油運，我有規模效應降一部分的運費，終極的這一點需要搞車的人來，我們清華大學他們搞30噸以上的重卡，然后這個重卡自己是用燃料電池來驅動的，這樣的話，我們運氫的車可以自己去用氫做燃料，這樣徹底擺脫了石油，這樣你想賣多少賣多少。
 
       然后講講氫液化的現狀，現在全球液氫總產能約500噸，80%集中在北美，北美所有的氫液化裝置，加拿大都是給美國用，歐洲有一點，鐘一有一點。以美國為例，10噸以上的液氫它建設的初中都是給NASA，它現在的應用在墨西哥灣比較多，這里有很多的化工企業，還有很多的氯堿。美國所有的氫液化裝置1/3都是用于氯堿的合成，然后20%是給NASA用，做實驗。但是NASA的價格成本是40—50%，35%是用于微電子，液氫程度  非常好，可以用于微電子，然后給石化以及給一些食品工業方面。現在在美國燃料電池產業發展迅猛，方興未艾。他們每年的增長很快，差不多10%—20%的增長，剩余的部分氣化，以管道高壓的方式給別的工業客戶供氫。
 
        這是氫的液化流程，現在國際上主要的氫液化流程有兩種，一個是用氦預冷，5噸/天，液化能耗15—20Kwh/Kg，大概是我先用氦氣經過壓縮換入冷氣膨脹，然后透平膨脹制冷。給氫換熱然后液氫，優點是裝置很小，好示范性和實驗性的裝置，缺點是大了以后能耗增加，不適合大型裝備。這是美國用得最多的氫循環，氫自己膨脹和制冷，它的裝置比較大，能耗低，理論上做到7度電甚至更低，運行最好的新奧爾良的這套，它的缺點是建設周期長，然后技術比較難。
 
        另外是氫液化技術。低樓率換熱器、正仲氫轉化這很重要，如果做不好，會大量的揮發。然后高效氫壓所機，然后濾油裝置。最重要的是氫安全系統，液氫安全很重要，然后生成以后有液氫儲槽和液氫槽車，這些都是高轉速氣體膨脹機。這是我們估算的，我們認為要搞液氫10噸以下沒有什么經濟性，只能做估算，估算不準確，30噸每天的裝置，設備投資用地、運維，還有5年回本，耗電怎樣，用多少液氮，出來的液氫按照7毛錢的電，液氮1200，算下來，我這樣的出廠還要40—45塊錢，所以說想降到40以下很難。當然很多人說國家補貼，但是個人認為一個產業如果靠國家補貼，一旦國家沒補貼了怎么辦？所以還是要從源頭上把這個降下去，建設周期差不多20個月，基建18個月，我們要降低這個成本，需要一些政策和配套的因素，首先廉價的電力，有了廉價電力以后，無論是制氫成本還是液化成本都會降低，這樣的話這個才有可能降下來，然后集中的副產氫資源，還有很多的用戶，我一天20噸的氫氣不可能沒人用。氣體和電相比，它不是無限儲存的，它都是裝在容器里面，它都容易揮發。還有我們需要政策法規的支持。
 
        這是政策法規。不光是液氫，還有氣氫都是這樣的，是按能源還是按危化品。看天然氣，它一開始也是危化品，現在所有的東西都是危化品，但是它可以單獨開口子，它的審批各方面就簡單得多。你說汽油沒有規劃，但是它也是能源，天然氣也是能源，氫不同，它還是單純的化學品，所以建加氫站你去用都要授權證，所以這也是最近呼聲比較高的一件事。再一個就是安全性能，我們氫和天然氣哪個更危險，這個是可以探討的。因為氫的密度比較低，它會排放比較快，而天然氣和氫氣相近，會在地標形成擴大性，這兩個誰更危險，可以判斷。天然氣可以以能源來，氫能為什么不行。液氫現在是無法進行道路運輸，因為國內運氫都是軍裝在用，基本上都是通過鐵路運，而且有專事專辦的渠道。我們在002目錄里面危險品還有氫液化的這一項，我們國家的管理方式和國外不一樣，國外是法無禁止即可行，一個新生事物沒有相關的法規管理你可以辦，但是你要負責安全。我們國內是有法不能辦，沒有法你辦就違法。所以造成液氫的很多東西無法開展起來，因為沒有法規和標準。這是借鑒了國外的一些東西，美國、德國他們都已經出臺了相應的液氫的道路運輸、生產、應用的標準規范。我們國家也在做，但是做的是從標準到規范還有很長一條路，跟韓國也交流過，它有一個機構叫KGS，所有跟氣體相關的，都是KGS來。他們管理是說在我沒出臺法規之前，你要是有運輸液氫的需求，你可以給我一個參考，ISO也好，美國的也好，我們就按照這個建立一個企標，然后你就可以運行和配送。然后KGS根據你的需求來做標準和規范，他規范以后你必須按照他的來。所以我們希望我們國家在某些領域和新生事物的領域可以借鑒一些國外先進經驗。如果你不開這個口子，這個事做不成，永遠是比較困難的事。
 
        這是我們公司的基本介紹，中科院理化所的成果轉化公司，理化所2008年拿到ITER項目，然后北大的項目，開始做低溫配套設備。2010年拿到一期專項，然后發生了一些事情，國家開始重視大型低溫裝置的制造，2010年給幾個億做氫氣的裝備，然后2012年做2Kw的液氫的實驗機，2013年拿到國家科技進步一等獎，2014年二期結束通過驗收，然后做更低10Kw的的，然后2015年做出40升每小時的液化氣，然后2016年拿到國家科技進步一等獎，然后2016年8月成立中科富海，我們是中科院理化所、富匯創投等共同成立的
 
       這是我們的核心設備，這個是氦制冷機，以及這個是氫液體化、氦液化器和BOG  提氦氣裝置。然后是高轉速氣體軸承透平膨脹機，這是拿了國家4點幾億做出來的。這是我們做的，氫液化是有兩個循環，我們現在能做的是氦循環，基于氦的制冷機然后來做液化氫氣。我們公司做液化氫，最大的是做到300—5000公斤，能耗比較高，占地面積25×42M，這是1.5噸/天，建設周期16—24個月。我們現在準備做10噸每天的氫液化裝置。
 
      我的匯報就到這里，謝謝！