基于全生命周期的加氫站成本收益評(píng)估

周 莎，劉福建

(中國汽車工程研究院股份有限公司， 重慶 401122)

1 概述

隨著近年來環(huán)境污染問題和能源問題的日益加劇，全球各國均已達(dá)成建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的共識(shí)，因此新能源汽車發(fā)展如火如荼。2018年全球新能源汽車銷量突破550萬輛，其中我國占比超過53%。而燃料電池汽車作為新能源汽車的熱點(diǎn),因其零排放、綠色環(huán)保、高能量密度等優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是交通出行的終極解決方案。美國、歐盟、日本和韓國都投入了大量資金和人力進(jìn)行燃料電池車輛的研究，通用、福特、豐田、本田、奔馳等大公司都已經(jīng)開發(fā)出燃料電池車型并且運(yùn)行狀況良好[1]。

能源戰(zhàn)略已經(jīng)成為國際關(guān)注的問題，對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整是世界各國急需解決的問題，只有電力能源作為終端能源體系已不能滿足能源結(jié)構(gòu)的要求，氫能源可與電能源形成互補(bǔ)成為我國的能源主體。目前應(yīng)用最廣泛的氫能領(lǐng)域?yàn)闅淙剂想姵仄?，若可在汽車領(lǐng)域率先得到大規(guī)模應(yīng)用，形成示范效應(yīng)，必將帶動(dòng)整個(gè)交通領(lǐng)域的變革，從而使能源結(jié)構(gòu)得到有效的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)汽車等產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)的科技水平及國際影響力[2-3]。我國已將氫能源與燃料電池汽車提上了戰(zhàn)略高度。在《中國制造2025》 《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》等綱領(lǐng)性文件中，我國政府對(duì)燃料電池汽車提出了明確的發(fā)展戰(zhàn)略。2019年3月15日，首次將氫能源寫入《政府工作報(bào)告》，明確提出“推動(dòng)充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”。2019年3月26日，由財(cái)政部、工信部、科技部、發(fā)改委等四部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，指出除新能源公交車和燃料電池汽車外，過渡期后不再對(duì)其他新能源汽車給予購置補(bǔ)貼，轉(zhuǎn)為用于支持充電(加氫)基礎(chǔ)設(shè)施‘短板’建設(shè)和配套運(yùn)營服務(wù)等方面。2019年4月，國務(wù)院發(fā)布國發(fā)[2019]8號(hào)文《落實(shí)〈政府工作報(bào)告〉中重點(diǎn)工作部門分工意見》，建議財(cái)政部、工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委員會(huì)、國家能源局、商務(wù)部、交通運(yùn)輸部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等按職責(zé)分工負(fù)責(zé)該項(xiàng)工作。我國已從頂層設(shè)計(jì)開始明確了加氫站建設(shè)的職責(zé)分工。

從2009年元月由國家科技部、財(cái)政部、發(fā)改委、工信部等四部委共同啟動(dòng)的“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程”開始，我國正式拉開新能源汽車大規(guī)模推廣運(yùn)營序幕。回首近10年的發(fā)展歷程，充換電站主要存在投資回收期長、區(qū)域布局不均、政策法規(guī)不健全、充電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)體系不完善以及跨運(yùn)營商充電站的互聯(lián)互通水平較低等問題。與新能源汽車發(fā)展初期類似，基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸在短期內(nèi)仍然難以克服。同樣燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)最突出的問題就是加氫站的短缺。我國在未來建設(shè)加氫站過程中，應(yīng)充分借鑒充換電站發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)，避免在加氫站建設(shè)運(yùn)營中出現(xiàn)相似問題。目前，我國加氫站存在沒有統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)不完善、審批流程不清晰、建設(shè)成本高等諸多問題。

從全球加氫站建設(shè)運(yùn)營情況來看，國外加氫站建設(shè)相比更為完善。目前大力發(fā)展燃料電池汽車加氫站的國家主要有美國、德國、日本，并制定了長期的發(fā)展規(guī)劃，其中日本成為世界上加氫站最多的國家[4]。截止2018年底，全球加氫站約369座(表1)。其中北美78座(其中39座位于美國)，亞洲136座，歐洲152座。但在全部369座加氫站中，僅273座對(duì)外公開開放，可供所有人使用，其余加氫站則封閉保留給固定用戶群體，供應(yīng)公共汽車或車隊(duì)車輛。

表1 全球加氫站數(shù)量排名前五的國家(截止2018年底) 座

國家運(yùn)營在建2020E2025E2030E日本100+160320900德國106400900美國4890中國24211003001000韓國16100200500

2016年10月，國家工信部、中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，指出到2020、2025、2030年，中國加氫站數(shù)量將分別超過100、300和1000座。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，我國已有超過40家整車企業(yè)開始研發(fā)燃料電池汽車。2018年全年氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)資金投入更是超過了850億元人民幣。我國已建設(shè)投入運(yùn)營的加氫站約24座左右(表2)，運(yùn)營數(shù)量僅占全球的1%左右，與公共充電樁約50%的全球占比有很大的差距，且之前國內(nèi)加氫站大多都是為了大型比賽或者示范項(xiàng)目而建設(shè)，有些在比賽結(jié)束后就拆除了，比如深圳大運(yùn)會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)專用加氫站均已拆除。而我國在建的加氫站 (截止2018年底)只有22座(表3)。

表2 我國已建或運(yùn)營的加氫站(截止2018年底)

序號(hào)城市日加注量/kg名稱建成時(shí)間投資或建設(shè)方運(yùn)營方備注1北京200北京永豐加氫站2006北京清能華通&BP億華通運(yùn)營2上海200上海安亭加氫站2007上海舜華和同濟(jì)大學(xué)上海舜華運(yùn)營3上?！虾Ｊ啦?huì)加氫站2010上海舜華上海舜華已拆除4廣州—廣州亞運(yùn)會(huì)加氫站2010上海舜華上海舜華已拆除5深圳—深圳大運(yùn)會(huì)加氫站2011上海舜華上海舜華已拆除6臺(tái)灣350臺(tái)灣微生物制氫加氫站2011——運(yùn)營7上海500上海電驅(qū)動(dòng)加氫站2015氫楓能源上海電驅(qū)運(yùn)營8鄭州210鄭州宇通加氫站2016宇通宇通運(yùn)營9大連400同新加氫站2016同濟(jì)大學(xué)同濟(jì)大學(xué)和新源動(dòng)力運(yùn)營10佛山100三水加氫站2016氫楓能源廣東國鴻運(yùn)營11中山1 000中山沙朗加氫站2017氫楓能源大洋電機(jī)運(yùn)營12常熟—豐田加氫站2017豐田豐田運(yùn)營13云浮200云浮思牢加氫站2017氫楓能源廣東國鴻運(yùn)營14佛山200丹灶瑞暉加氫站2017瑞暉能源瑞暉能源運(yùn)營15十堰500東風(fēng)特汽(十堰)加氫站2017氫楓能源東風(fēng)特汽運(yùn)營16如皋200南通百應(yīng)加氫站2018氫楓能源南通百應(yīng)運(yùn)營17成都400郫都區(qū)加氫站2018四川燃?xì)?、四川金星四川燃?xì)膺\(yùn)營18張家口1 000張家口臨時(shí)加氫站2018億華通億華通運(yùn)營19佛山100佛羅路加氫站2018佛山汽運(yùn)集團(tuán)佛山汽運(yùn)集團(tuán)運(yùn)營20武漢1 000武漢氫雄加氫站2018雄眾氫能雄眾氫能運(yùn)營21聊城200聊城中通加氫站2018氫楓能源氫楓能源運(yùn)營22云浮500云浮新興加油加氫站2018氫楓能源廣東國鴻運(yùn)營23如皋1 000神華如皋加氫站2018神華集團(tuán)神華集團(tuán)運(yùn)營24武漢300武漢中極加氫站2019中極氫能中石油運(yùn)營

注：上海世博會(huì)加氫站是上海特意為服務(wù)世博會(huì)建設(shè)的，主要采用外供氫氣，儲(chǔ)存容量1 000 kg，約服務(wù)170輛燃料電池汽車。廣州亞運(yùn)會(huì)加氫站主要給觀光車加氫，加氫總量約5 900 kg。深圳大運(yùn)會(huì)加氫站主要服務(wù)62輛燃料電池汽車，加氫總量約460.38 kg。

國內(nèi)加氫站數(shù)量較少，主要原因是我國以政府補(bǔ)貼為導(dǎo)向發(fā)展純電動(dòng)汽車為主，燃料電池汽車發(fā)展尚不成熟。另一方面，建設(shè)加氫站所需的核心部件大多依賴進(jìn)口，初期投資成本較高。此外，加氫站運(yùn)行維護(hù)成本也較高，加氫站本身需要依靠加氫的規(guī)模效應(yīng)來達(dá)到盈利，而目前加氫車輛較少。加氫站的建設(shè)和運(yùn)營對(duì)燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化具有至關(guān)重要的作用，而加氫站能夠盈利是投資者是否投資建設(shè)加氫站的一個(gè)重要指標(biāo)。

表3 我國在建加氫站統(tǒng)計(jì)(截止2018年底)

序號(hào)開始建設(shè)時(shí)間城市名稱備注12018上海靖遠(yuǎn)路加氫站在建22018上海金山加氫站在建32018上海松江萬象加氫站在建42018上海青浦韻達(dá)加氫站在建52018鹽城奧新汽車加氫站在建62018張家港開發(fā)區(qū)加氫站在建72018臺(tái)州氫能小鎮(zhèn)加氫站在建82018嘉興(嘉善)愛德曼加氫站在建92018佛山國能聯(lián)盛加氫站在建102018云浮羅定加氫站在建112018云浮云城區(qū)加氫站在建122018云浮郁南縣加氫站在建132018中山古鎮(zhèn)加氫站在建142018襄陽試驗(yàn)車加氫站在建152018濱州濱化加氫站在建162018西安長安區(qū)加氫站在建172018六安明天加氫站在建182018武漢漢南加氫站在建192018北京中石化王府加氫站在建202018北京中石油奧東加氫站在建212018如皋神華加氫站在建222018新賓滿族自治縣撫順新賓沐與康加氫站在建

目前，我國發(fā)表的對(duì)加氫站成本的研究成果也較少。文獻(xiàn)[5]中通過建立氫氣運(yùn)輸成本模型和加氫站成本模型，服務(wù)90輛燃料電池轎車和10輛燃料電池公交車，以5個(gè)加氫站組成的小型加氫站網(wǎng)絡(luò)為案例進(jìn)行了分析計(jì)算。除此之外，國內(nèi)在加氫站成本收益經(jīng)濟(jì)性分析方面，基本沒有統(tǒng)一的建模和分析，投資方、建設(shè)方和運(yùn)營商都不能同維度地比較加氫站的盈利水平，更沒有全面考慮影響加氫站的全生命周期的成本和收入要素。

本文首次基于初期投資建設(shè)階段、運(yùn)營維護(hù)階段和成本回收階段等3個(gè)階段建立加氫站的全生命周期成本收益評(píng)估模型。結(jié)合加氫站的實(shí)際情況，將加氫站的全生命周期分為初期投資建設(shè)階段、運(yùn)營維護(hù)階段和成本回收階段3個(gè)階段。初期投資建設(shè)階段所產(chǎn)生的成本是指加氫站從決策立項(xiàng)審批到建成投入使用運(yùn)營期間所產(chǎn)生的全部成本，包括設(shè)備購置費(fèi)、軟硬件購置費(fèi)、建設(shè)工程費(fèi)、土地成本及其他成本。初期投資建設(shè)階段還沒有開始運(yùn)營，沒有收入來源。運(yùn)營維護(hù)階段所產(chǎn)生的成本是指加氫站從竣工投入使用到停止加氫服務(wù)所產(chǎn)生的全部成本，包括制氫成本、管理費(fèi)用、常規(guī)維護(hù)費(fèi)用及意外維護(hù)費(fèi)用。運(yùn)營維護(hù)階段的收入主要由政府補(bǔ)貼和加氫收取的服務(wù)費(fèi)。成本回收階段，本文暫不考慮難以預(yù)估的資產(chǎn)清理費(fèi)等成本和土地、建筑的殘值收益以及未來的增值或減值影響，在此階段僅考慮設(shè)備的殘值收益。因此，加氫站的全生命周期成本主要由初期投資成本和運(yùn)營成本組成，全生命周期收入主要由運(yùn)營收入(加氫收取的服務(wù)費(fèi)和政府補(bǔ)貼)和設(shè)備殘值收益組成。

2 加氫站成本收益技術(shù)路線

加氫站的技術(shù)路線主要有兩種：站內(nèi)制氫技術(shù)和外供氫技術(shù)；站內(nèi)制氫技術(shù)又包括天然氣重整制氫和電解水制氫。其中，電解水制氫已經(jīng)應(yīng)用廣泛且技術(shù)已十分成熟，歐洲大多數(shù)加氫站都采用這種技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前國內(nèi)正在運(yùn)營的加氫站中，僅大連新源加氫站、北京永豐加氫站具備站內(nèi)制氫能力，其余加氫站的氫氣主要來源于外部供氫。由于燃料電池汽車還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模運(yùn)營，目前加氫站建設(shè)成本和運(yùn)營成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)加油站、加氣站。從全球范圍內(nèi)來看，政府和整車企業(yè)是加氫站建設(shè)的主體，政府補(bǔ)貼的幅度均超過50%。

本文加氫站以站內(nèi)電解水制氫為例。首先根據(jù)燃料電池汽車保有量測算加氫站加氫負(fù)荷量。根據(jù)加氫站設(shè)施配建規(guī)模，可以確定加氫站設(shè)備購置成本、加氫站維修維護(hù)成本。設(shè)備購置成本結(jié)合軟硬件購置成本、建設(shè)工程成本、土地成本和其他成本，構(gòu)成加氫站的初期投資成本。加氫站維修維護(hù)成本、管理成本、制氫成本則構(gòu)成加氫站的運(yùn)營成本。加氫站的總成本即由初期投資成本和運(yùn)營成本組成。加氫站的總收入則由政府補(bǔ)貼和加氫服務(wù)費(fèi)組成。成本收益經(jīng)濟(jì)性分析的技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

在以上成本和收入分析的基礎(chǔ)上，考慮時(shí)間因素及通貨膨脹等對(duì)加氫站成本收益的影響，建立全生命周期成本收益評(píng)估模型。

3 加氫站成本收益評(píng)估模型

本文采取全生命周期經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，分初期投資建設(shè)階段、運(yùn)營維護(hù)階段和成本回收階段3個(gè)階段，對(duì)加氫站的總成本和總收入進(jìn)行測算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加氫站全面的運(yùn)營經(jīng)濟(jì)性分析。

3.1 全生命周期成本評(píng)估模型

通過調(diào)查分析，根據(jù)加氫站全生命周期特點(diǎn)，加氫站全生命周期成本由加氫站選址、設(shè)計(jì)、施工、竣工及運(yùn)營等各個(gè)環(huán)節(jié)的成本鏈構(gòu)成，本文將加氫站選址、設(shè)計(jì)、施工及竣工階段的成本統(tǒng)計(jì)為初期投資成本，將運(yùn)營階段的成本統(tǒng)計(jì)為運(yùn)營成本。本文暫不考慮機(jī)會(huì)成本的影響。加氫站全生命周期成本具體測算如式(1)所示。

(1)

式(1)中：Stotal為加氫站全生命周期成本；Siv,n為加氫站第n年的初期投資成本；Sop,n為加氫站第n年的運(yùn)營成本。

3.1.1初期投資成本評(píng)估模型

(2)

式(2)中：Siv是加氫站初期投資成本的數(shù)據(jù)向量；Siv,n表示的是加氫站第n年的初期投資成本。

設(shè)備購置費(fèi)Seq是指加氫站所需的各類設(shè)備進(jìn)行累加，單位為元。Seq,n表示的是加氫站第n年的設(shè)備購置費(fèi)。設(shè)各類設(shè)備單價(jià)為Bi，數(shù)量為Ni，要購買的設(shè)備種類為t，則設(shè)備購置費(fèi)Seq計(jì)算公式如式(3)所示。

(3)

軟硬件購置費(fèi)Sin是指加氫站運(yùn)營需要提前購買的軟硬件系統(tǒng)，單位為元；Sin,n表示的是加氫站第n年的軟硬件購置費(fèi)。

建設(shè)工程費(fèi)Scn是指加氫站建筑建設(shè)產(chǎn)生的費(fèi)用，包括站內(nèi)房屋建筑，變電、加氫設(shè)施建筑或改造費(fèi)用及消防設(shè)施等，單位為元。Scn,n表示的是加氫站第n年的建設(shè)工程費(fèi)。

土地成本Sla是指購買土地的成本和契稅、征用土地的補(bǔ)償費(fèi)等，單位為元。Sla,n表示的是加氫站第n年的土地成本。加氫站往往需要建設(shè)在城市交通人口聚集區(qū)，而城市土地寸土寸金。GB 50516—2010 《加氫站技術(shù)規(guī)范》第3.0.1條規(guī)定：“加氫站可與天然氣加氣站或加油站聯(lián)合建站”。在考慮交通熱點(diǎn)地區(qū)建設(shè)加氫站時(shí)，可以在已有的天然氣加氣站或加油站的基礎(chǔ)上進(jìn)行改(擴(kuò))建。

其他成本Sot是指項(xiàng)目管理費(fèi)用、勘察設(shè)計(jì)費(fèi)、技術(shù)服務(wù)費(fèi)等，單位為元。Sot,n表示的是加氫站第n年的其他成本。

3.1.2運(yùn)營成本評(píng)估模型

加氫站全生命周期運(yùn)營成本Sop主要由制氫成本Sh2、管理費(fèi)用Sma、常規(guī)維護(hù)費(fèi)用Smt及意外維護(hù)費(fèi)用Sum組成。目前，燃料電池汽車保有量少，氫需求量小，用水電解制氫較為方便。假設(shè)本加氫站采取站內(nèi)水電解制氫，運(yùn)營成本的計(jì)算公式如式(4)所示。

(4)

由于加氫站設(shè)備壽命較長，建立運(yùn)營成本評(píng)估模型時(shí)，需考慮通貨膨脹率和社會(huì)折現(xiàn)率對(duì)總成本的影響。假設(shè)通貨膨脹率為a(%)，社會(huì)折現(xiàn)率為r(%)，n(年)為設(shè)備的平均壽命。國家發(fā)改委發(fā)布的《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)(第3版)》中規(guī)定，社會(huì)折現(xiàn)率可取8%，通貨膨脹率可取4%[7]。

式(4)中:Sop為加氫站全生命周期運(yùn)營成本(元);制氫成本Sh2.i是指第i年全年水電解制氫的用電成本和制氫設(shè)備的折舊成本(元)；管理費(fèi)用Sma是指為維護(hù)整個(gè)加氫站正常運(yùn)營而產(chǎn)生的費(fèi)用(元)，主要為人工費(fèi)，由于不同加氫站服務(wù)差異大，每年的管理費(fèi)用預(yù)計(jì)按初期投資成本的12%測算。Sma.i是指第i年全年的管理費(fèi)用。管理費(fèi)用的計(jì)算公式如式(5)所示。

Sma,i=Siv×12%

(5)

常規(guī)維護(hù)費(fèi)用Smt是指對(duì)加氫站所有建筑和設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)產(chǎn)生的總費(fèi)用(元)。每年建筑設(shè)施常規(guī)維護(hù)費(fèi)用按建設(shè)工程費(fèi)Scn的1%進(jìn)行估算[8],每年設(shè)備常規(guī)維護(hù)費(fèi)用按建設(shè)工程費(fèi)Seq的3%進(jìn)行估算[9]。常規(guī)維護(hù)費(fèi)用的計(jì)算公式如式(6)所示。

Smt,i=Scn×1%+Seq×3%

(6)

意外維護(hù)費(fèi)用Sum是指用戶使用不當(dāng)或發(fā)生某些意外而產(chǎn)生的費(fèi)用(元)。因難以預(yù)測發(fā)生意外的時(shí)間，將該費(fèi)用均攤到每一年，每年平均意外維護(hù)費(fèi)用Sum,i按照設(shè)備購置費(fèi)的4%[9]進(jìn)行估算。意外維護(hù)費(fèi)用的計(jì)算公式如式(7)所示。

Sum,i=Seq×4%

(7)

3.2 全生命周期收入評(píng)估模型

通過調(diào)查分析，根據(jù)加氫站全生命周期特點(diǎn)，加氫站全生命周期收入由加氫站運(yùn)營、設(shè)備回收及后市場等各個(gè)環(huán)節(jié)的收入鏈構(gòu)成。后市場收益主要指發(fā)展加氫站周邊經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的附加值，如加氫站廣告運(yùn)營、預(yù)約加氫等增值服務(wù)產(chǎn)生的附加值。因后市場收入難以估算，本文暫不考慮后市場收入的影響。本文僅考慮運(yùn)營收入和設(shè)備回收收益兩個(gè)方面。

3.2.1運(yùn)營收入評(píng)估模型

加氫站的運(yùn)營收入主要來自收取的加氫價(jià)格和合理的服務(wù)費(fèi)。取收取的加氫價(jià)格單價(jià)與服務(wù)費(fèi)單價(jià)之和為R(元)；加氫站全年總加氫量為E，單位為kg。運(yùn)營收入的計(jì)算公式如式(8)所示。

Pi=R×Ei

(8)

其中：Pi是指第i年全年的運(yùn)營收入(元)；Ei是指第i年全年的總加氫量。

為支持燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前政府對(duì)加氫站基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼機(jī)制，包括中央和地方兩級(jí)補(bǔ)貼，設(shè)為Q，則加氫站全生命周期的總收入Iop如式(9)所示。

(9)

其中：Iop是指加氫站全生命周期的總收入(元)；Q是指加氫站的政府補(bǔ)貼(元)。

3.2.2設(shè)備回收收益評(píng)估模型

加氫站設(shè)備由于有形或無形磨損等原因喪失部分或全部使用價(jià)值，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)讓或者出賣，會(huì)產(chǎn)生一定的殘值收益。本文假設(shè)當(dāng)設(shè)備達(dá)到報(bào)廢年限后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行報(bào)廢處理，從而得到設(shè)備的回收收益Prv,i，單位為元[10]，如式(10)所示。

Prv,i=Seq×5%

(10)

3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.3.1動(dòng)態(tài)投資回收期

動(dòng)態(tài)投資回收期m是指加氫站投入運(yùn)營后，取得的收入總額超過(含等于)投資成本所需要的時(shí)間(年限)。動(dòng)態(tài)投資回收期計(jì)算如式(11)所示。

(11)

加氫站建設(shè)前期需要高額資金投入，特別是加氫站核心設(shè)備主要依賴進(jìn)口。其中加氫站初期投資成本中，關(guān)鍵設(shè)備占比接近80%。對(duì)于投資方來說，投資回收期意味著投資方能否盈利，是評(píng)價(jià)加氫站經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)，同時(shí)也是評(píng)價(jià)加氫站能否順利運(yùn)營的重要指標(biāo)。

3.3.2平準(zhǔn)化加氫成本及收入

加氫站由于采取的技術(shù)路線不同或建設(shè)規(guī)模不同，動(dòng)態(tài)投資回收期可能不能較好評(píng)估加氫站的盈利能力。平準(zhǔn)化加氫成本及收入是指在全生命周期內(nèi)，為用戶每提供1千克加氫服務(wù)的平均成本c(單位為元)及收入e(單位為元)，平準(zhǔn)化加氫成本及收入分別如式(12)(13)所示。

(12)

(13)

平準(zhǔn)化成本收益采取了類歸一化的思想，可以比較客觀反應(yīng)不同加氫站的盈利能力。

4 案例計(jì)算

本文以建設(shè)一個(gè)日供氫能力為500 kg的加氫站為例進(jìn)行全生命周期的成本效益分析。該加氫站可服務(wù)40輛燃料電池客車或100輛燃料電池物流車或100輛燃料電池乘用車。加氫站采用加注壓力為35 MPa。以站內(nèi)水電解500 m3/ h的制氫產(chǎn)能為例，制氫綜合電耗≤4.55 kW·h/ m3，按照某城市大工業(yè)電價(jià)平均0.6元/ kW·h測算。假設(shè)加氫站一年工作251天，一天工作24 h，由此可計(jì)算每年制氫268.07 t氫氣。可測算每年制氫成本約為822.28萬元。

加氫站的核心設(shè)備有壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫罐、氫氣加注機(jī)等。按照現(xiàn)在市場可采購的設(shè)備造價(jià)(含EPC總承包)水平，估計(jì)設(shè)備購置費(fèi)約800萬元。加氫站占地在3 500 m2左右，某城市土地、土建和審批手續(xù)按照250萬元測算。全周期成本見表4。

表4 加氫站全生命周期成本測算

參數(shù)模式1:中央和地方政府補(bǔ)貼∶初期投資成本=1∶1模式2:中央和地方政府補(bǔ)貼∶初期投資成本=0.5∶1備注設(shè)備購置費(fèi)/萬元800 800 按照現(xiàn)行市場采購價(jià)土地、土建、審批手續(xù)等/萬元250250各區(qū)域土地價(jià)格可能會(huì)不同軟硬件設(shè)備購置費(fèi)、其他費(fèi)用/萬元100100其他成本/萬元57.557.5按照前3項(xiàng)成本的5%進(jìn)行估算電費(fèi)成本單價(jià)/(元/kWh)0.60.6售氫和服務(wù)費(fèi)單價(jià)/(元/kg)1.81.8中央和地方政府補(bǔ)貼/萬元1 207.5603.75社會(huì)折現(xiàn)率/%88通貨膨脹率/%44全生命周期平準(zhǔn)化成本42.6442.64全生命周期平準(zhǔn)化收益26.8514.34

由表4可知，加氫站的土地費(fèi)用和設(shè)備購置費(fèi)占初期投資成本的90%以上，同時(shí)，加氫站水電解制氫中電費(fèi)占制氫成本的90%以上。

從上述測算可知，當(dāng)中央和地方政府補(bǔ)貼∶初期投資成本=1∶1時(shí)，全生命周期平準(zhǔn)化成本為42.64元/kg，全生命周期平準(zhǔn)化收益為26.85元/kg。以燃料電池乘用車為例，相當(dāng)于每公里能耗成本就是0.43元。通常一般的傳統(tǒng)燃油型乘用車平均能耗成本在0.6～1元/km左右，可見使用氫燃料電池汽車更經(jīng)濟(jì)。

從上述測算可知，當(dāng)中央和地方政府補(bǔ)貼∶初期投資成本=0.5∶1時(shí)，全生命周期平準(zhǔn)化成本為42.64元/kg，全生命周期平準(zhǔn)化收益為14.34元/kg。本文假設(shè)加氫站僅通過售氫、收取服務(wù)費(fèi)、設(shè)備回收以及政府補(bǔ)貼獲得收益。燃料電池汽車未大規(guī)模推廣，因用戶加氫習(xí)慣和用戶數(shù)量的限制，使得售氫量較少，售氫和收取的服務(wù)費(fèi)較低，需要加大政府補(bǔ)貼力度，才能縮短投資回收期。

5 建議

本文利用全生命周期分析法建立了加氫站的全生命周期成本收益經(jīng)濟(jì)性分析模型，并做了案例分析。案例分析結(jié)果表明，本文建立的全生命周期成本收益經(jīng)濟(jì)性分析模型是可行的，氫燃料電池汽車每km能耗成本0.43元，氫燃料電池汽車經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)燃油汽車。同時(shí)，現(xiàn)階段加氫站建設(shè)成本高且收益有限，投資回收期長，不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。加氫站的短缺始終制約著燃料電池汽車的規(guī)模化推廣，而投資者最關(guān)注的就是加氫站的經(jīng)濟(jì)性，若要提高加氫站的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合加氫站全生命周期的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提出以下建議：

1) 制(修)訂相應(yīng)的氫能與燃料電池汽車標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系，包括制定車用氫氣標(biāo)準(zhǔn)、高壓氫氣運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)、車用儲(chǔ)氫容器充氫壓力法規(guī)、加氫站與加油站、加氣站的合建技術(shù)規(guī)范及審批流程。

2) 鼓勵(lì)各方社會(huì)資本共同建設(shè)加氫站。

3) 發(fā)展加氫站附加經(jīng)濟(jì)，如發(fā)展加氫站廣告運(yùn)營、車輛租賃、預(yù)約加氫、車輛保養(yǎng)以及車輛大數(shù)據(jù)等增值服務(wù)來增加加氫站的附加值，以期縮短收益周期。

4) 發(fā)揮我國燃料電池產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)型的體制優(yōu)勢(shì)，完善財(cái)稅和產(chǎn)業(yè)政策，盡快出臺(tái)加氫站的建設(shè)規(guī)范和補(bǔ)貼細(xì)則。

5) 加速交通熱點(diǎn)地區(qū)加氫站規(guī)劃建設(shè)運(yùn)營，鼓勵(lì)在已有的天然氣加氣站或加油站的基礎(chǔ)上進(jìn)行改(擴(kuò))建，建設(shè)加油、加氫、充電的“三合一”綜合站。

6) 建立企業(yè)、地方、國內(nèi)、海外等四級(jí)聯(lián)動(dòng)的創(chuàng)新研發(fā)體系，鼓勵(lì)國內(nèi)企業(yè)盡快將壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)等國產(chǎn)化，降低加氫站設(shè)備購置成本。