2024年11月29日 星期五
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燃料电池车:氢基础设施法规趋于合理化

2019/10/16 14:01:012456

  氢基础设施篇   推进法规合理化,氢制造是能源战略   在FCV车辆开发的顺利进展中,令各大汽车厂商头疼的是氢基础设施的构筑,即加氢站的建设。在日本国内,三大汽车厂商(丰田、日产、本田)就2015年之前率先设置100处加氢站与10家氢气供应商达成了一致,并于2011年1月发表了共同宣言。   但日本对氢安全对策的法规要比欧美严格。氢气的管道耐压安全系数方面,欧美的规定为2.4~3倍,而日本的规定要达到4倍,因此为增强管道强度,需要增加厚度,从而导致成本上升。   另外,储藏设施与汽油加油机的距离要在8m以上,充氢机与公路的距离要在6m以上,所以加氢站需要大面积的土地。   因此,如果按照该规定建设加氢站,每座加氢站需要花费5亿~6亿日元,是欧美的2.5~5倍。   此外还有很多限制,比如,不能与加油站内的加油机并设、运输车辆只能运输约60辆FCV的氢气、禁止用户自己充氢,等等。所以,要求规定合理化至与欧美相当的呼声越来越强烈。   重新检查16个项目   针对产业界的这种要求规定合理化的愿望,日本政府也开始行动起来。在2010年6月通过内阁会议决定后宣布,“为了在2015年开始普及FCV,将支援加氢站等氢供给基础设施的建设”。与此同时,为了大幅降低加氢站等氢供给基础设施的建设成本,日本政府开始重新审视《高压气体安全法》中规定的压力容器设计标准及可用钢材的限制等规定。   2010年12月,在相关省厅(经济产业省、国土交通省、消防厅)的共同努力下,日本公布了“旨在从2015年开始普及燃料电池车加氢站的法律规定重新检查相关工程表”,为推进法规合理化,将对16个项目进行技术验证。   其中4个项目NEDO已经开始验证,还有10个项目被NEDO委托给氢供给和应用技术研究协会(HySUT)及高压气体安全协会(KHK),为了在2013年使法规合理化,现已开始提出数据并与行政机关进行调整。如果上述措施能够顺利推进,2015年每座加氢站的建设成本有望降至2亿日元以下。   收集基础数据   在日本的氢基础设施建设动向中,让人深感兴趣的是一个名为HySUT的研究组合。该组合的目的是进行氢基础设施构筑的实证研究,以2009~2015年度为期限设立,由汽车厂商及氢气供应商等16家民营企业和两个团体组成注2)。   注2)HySUT由吉坤日矿日石能源、出光兴产、岩谷产业、大阪燃气、川崎重工业、科斯莫石油、西部燃气、昭和壳牌石油、大阳日酸、东京燃气、东邦燃气、丰田、日产、日本液化空气(AirLiquide)、本田技术研究所、三菱化工机16家公司,以及日本工程协会和石油能源技术中心两个团体组成。   从附带期限这一点也可以看出,该团体成立的目的是为了在2015年之前解决加氢站建设存在的课题。有三家汽车厂商参加更是传递了汽车厂商构筑氢基础设施的决心之大。不过,2013年以后的加氢站建设“将取决于各民营企业的意向,哪家企业会如何推进将进行自由竞争”(HySUT)。   在促进规定合理化等加氢站的低成本化研究开发不断加速的过程中,大学和研究机构变得越来越重要。例如,九州大学于2004年设立了氢能源国际研究中心。2006年产业技术综合研究所在九州大学伊都校区内设立了氢材料尖端科学研究中心(HYDROGENIUS),新一代燃料电池、氢制造储藏技术及氢测量技术的开发研究基地在这里聚集。   在九州大学内的产业技术综合研究所的设施内,导入了能在氢气环境下进行试验的设备,进行氢脆化等相关的基础研究,这些数据将证明安全性,从而促进规定合理化。   这些研究基地收集了氢及氢基础设施相关材料的基础数据,持续稳步进行了研发,从而推动了规定合理化、使70MPa等高压燃料罐的利用成为可能。   氢的目标价格为60~80日元/L   通过推进规定合理化,加氢站的建设费用已经有望降低,但直接关系FCV用户利益的氢价格成了将来亟需解决的问题。   在日本,精炼石油时产生的副产氢气以及通过改质天然气产生的氢气将成为2015年的重要供给源。氢的目标价格按汽油换算为60~80日元/L,但在2015年的初期导入阶段,从加氢站的建设费用和维护管理方面考虑,如果没有政府的补助金,业务很难成立。   利用化石燃料以外的方式制造氢气   不过,面向2030年的普及,必须构筑起无需补助金的业务模式。美国DOE表示,到2020年要使氢的目标价格按汽油换算为0.8~1.6美元(60~130日元)/L。届时,估计加油站的原油价格不含税将是1.2美元(约95日元)/L,暴涨至2005年的4倍多。   因此,欧美开始出现不使用化石燃料制造氢气的趋势,而是利用大规模水力发电和风力发电的剩余电力电解水来制造,美国通过改质生物燃料制造氢气。DOE发表肯定预测称,利用生物燃料制造氢气的成本在2015年之前按汽油换算可削减至约0.5~0.8美元(约40~65日元)/L。