我國加氫站建造趨勢分析

胡杭健 劉再斌 段志祥 李文波

（中國特種設備檢測研究院 北京 100029）

1 我國加氫站建設概況

作為21 世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源，氫能在降低碳排放、實現(xiàn)碳中和、建立清潔低碳安全高效的能源體系中發(fā)揮關鍵性作用［1］。交通運輸是氫能源應用的重要領域，受到高度重視。2020 年12 月，國務院發(fā)布的《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書中指出：我國將在2025 年建成加氫站200 座、2035 年1 500 座，2050 年10 000 座、燃料電池汽車總數(shù)達到500 萬輛［2］。截至2021 年底，國內已建加氫站255 座，氫燃料電池汽車保有量9 000 輛左右［3］，大致分布區(qū)域如圖1 所示。

圖1 我國加氫站分布圖

由圖1 可知，加氫站主要集中在我國東南部沿海地區(qū)，西部及東北部地區(qū)建設相對較少，整體呈現(xiàn)由沿海向內陸逐漸呈階梯狀分布。其中，廣東、上海、山東、河北、江蘇5 個省市占據(jù)了全國加氫站總數(shù)的1/2。

2006—2019 年，我國加氫站建設處于探索階段，數(shù)量增長緩慢，建成投用的加氫站也都是處于試驗階段的試點工程項目；2020 年開始，隨著加氫站（合建站）建設相關的法規(guī)、標準相繼出臺，氫能產(chǎn)業(yè)供應鏈逐步完善，相關技術和設備國產(chǎn)化進程加快，加氫站建設進入高速發(fā)展階段，見圖2。尤其是2021 年底確立了氫能五大示范群（京津冀城市群、上海城市群、廣東城市群、河南城市群、河北城市群）之后，更是給加氫站的建設提供了巨大的動力。

圖2 加氫站建設趨勢圖

2 加氫站規(guī)模與成本分析

目前國內多為加注壓力35 MPa 氣氫加氫站，主要加注對象為公交車、商務客車和物流車［4］。其他還有液氫加氫站和加注壓力35/70 MPa 加氫站（這類加氫站不僅可以給商用車加氫，還可用于小型轎車加氫）。

加氫站日加注能力趨勢見圖3。由圖3 可知，國內加氫站加注能力設計主要集中在500 kg/d～1 000 kg/d 之間。由于加氫站主要依據(jù)氫燃料電池汽車的分布而建設，基本需求為每50 輛建1 個加氫站。目前加氫車輛主要集中在運行線路相對固定的公交車、商務客車和物流車上，儲氫氣瓶主要為35 MPa鋁內膽碳纖維纏繞瓶（Ⅲ型氣瓶）（70 MPa 的Ⅳ型氣瓶主要用于小型轎車），儲氫密度25 g/L～30 g/L［5］，總容積400 L～1 200 L，一次性可充裝氫氣10 kg～36 kg，所以1 個日加注量500 kg～1 000 kg 的加氫站基本能滿足運行需求。

圖3 加氫站日加注能力趨勢圖

目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好，氫燃料電池汽車不斷增加，中石化、中石油、中海油等央企也增加了在加氫站建設上的投入。國內加氫站建設運營主體由前期的燃料電池企業(yè)、加氫站設備總成企業(yè)等逐漸向央企、各地方能源型企業(yè)轉移。其中，中石化規(guī)劃在“十四五”期間建成1 000 座加氫站或油氫合建站。

加氫站按氫供應方式主要分為外供氫加氫站、站內制氫加氫站和液氫加氫站3 類。目前國內建造最多的是外供氫加氫站（氣氫）。這類加氫站核心設備國產(chǎn)化程度較高，能夠使用我國自主研發(fā)的儲氫裝置、壓縮系統(tǒng)、加氫系統(tǒng)、站控系統(tǒng)等［6］。此類設備制造的發(fā)展方向主要是通過產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?，從而降低設備成本，促進氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如中船重工718 所、中鼎恒盛、北京天高等生產(chǎn)的隔膜壓縮機系統(tǒng)需求達到100 套/a時，系統(tǒng)成本可降低50%；上海舜華、厚普股份等公司生產(chǎn)的加氫系統(tǒng)需求達到500 套/a 時，成本可降低30%；總體設備成本可降低30%～40%［7］。這類加氫站建造成本可參考表1［8］。

表1 加氫站規(guī)模與成本對比

橫向對比液氫加氫站：由于液氫需要保持低溫（-253 ℃），需要使用低溫型壓縮機和空壓機，在存儲設備上多了液氫儲罐和氣化器等關鍵設備；而且很多低溫關鍵核心設備如液氫泵、液氫閥門等還依賴進口，此類設備及系統(tǒng)價格相對較高。相關機構進行測算得出液氫加氫站建造成本比氣氫加氫站整體高出30%左右。

2021 年6 月發(fā)布的《汽車加油加氣加氫站技術標準》（GB 50156—2021），增加了加氫合建站相關內容，允許現(xiàn)有加油站和加氣站進行擴建和改建成為加油加氫合建站、加氣加氫合建站等［9］。在2021 年當年新增的近百座加氫站中，根據(jù)公開信息能夠搜索到的已建成或投運的51 座加氫站，按加氫站加注介質進行分類如圖4 所示。

圖4 加氫站類型占比圖

獨立加氫站只占比45%，加氫站已開始逐步向加氫、加氣、加油、充電等一體化的綜合型能源站轉變。合建站成為一種趨勢，主要原因有2 點。

（1）經(jīng)濟效益方面。加氫站投資成本大，單純建立純加注氫氣的加氫站，短期內氫燃料電池汽車規(guī)模有限，難以實現(xiàn)良性循環(huán)。如果配合其他能源加注業(yè)務，能幫助加氫站實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。

（2）土地資源方面。城市土地資源稀缺，土地集約化利用需求較高，建立占地面積較大的純加注氫氣加氫站難度高。如果在現(xiàn)有加油站和加氣站的基礎上改建或擴建為油氫、氣氫等共建站則會相對容易，土建成本也會降低［10］。

3 加氫站形勢與政策分析

加氫站的建設，事關中國能源發(fā)展戰(zhàn)略和氫能產(chǎn)業(yè)布局。中央和各部委聯(lián)合發(fā)布一系列指導性文件，各地方政府也結合當?shù)貧淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相繼出臺了一系列相關政策［11］。

（1）國家政策。我國從2015 年開始發(fā)布加氫站建設相關指導文件，其中較為關鍵的見表2。

表2 國家加氫站指導性文件清單

分析相關指導性文件可以發(fā)現(xiàn)，國家對氫能產(chǎn)業(yè)政策一直持積極態(tài)度。政策也涵蓋了技術路線、發(fā)展規(guī)劃、基礎設施建設等細分領域，政策出臺頻率不斷增加，支持力度不斷加大?！稓淠墚a(chǎn)業(yè)中長期規(guī)劃（2021—2035）》中確立了氫能的戰(zhàn)略地位，并指出了氫能未來發(fā)展方向。

（2）地方政府政策。地方政府發(fā)展氫能的積極性也非常高，佛山、廣州、上海、如皋、寧波、蘇州、常熟等20 多個城市發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和加氫站建設、運營相關補貼政策，一方面是為了貫徹中央踐行綠色發(fā)展的理念，另一方面是為了促進當?shù)禺a(chǎn)業(yè)結構調整，實現(xiàn)經(jīng)濟效益。

對比分析各地方政策補貼相關內容可以發(fā)現(xiàn)：補貼主要針對加注能力≥500 kg/d 的加氫站；補貼金額主要按投資設備總額的百分比和累計加注量進行補貼［12］。對比嘉興、張家港、成都、重慶4 個城市先后發(fā)布的氫能補貼政策（表3）可發(fā)現(xiàn)，除嘉興補貼略有退坡外，其余3 地補貼不降反升，在建站補貼不變的政策下，提高了運營補貼。

表3 4 地加氫站補助政策對比

（3）科研專項。自2018 年開始，科技部在國家重點研發(fā)計劃中啟動實施“可再生能源與氫能技術”重點專項實施周期為5 年（2018—2022 年）。2018 年擬在6 個技術方向啟動32～64個項目，擬安排國撥經(jīng)費總概算為6.565 億元。2019 年擬在6 個技術方向啟動24～45 個項目，擬安排國撥經(jīng)費總概算約4.38 億元。2020 年擬在氫能、太陽能、風能、可再生能源耦合與系統(tǒng)集成技術4 個技術方向啟動14～28 個項目，擬安排國撥經(jīng)費總概算為6.06 億元。2021 年度重點專項部署將圍繞氫能綠色制取與規(guī)模轉存體系、氫能安全存儲與快速輸配體系、氫能便捷改質與高效動力系統(tǒng)及“氫進萬家”綜合示范4 個技術方向展開。從資金扶持力度來看，基礎前沿技術、共性關鍵技術、示范應用3 方面擬啟動18 個項目，擬安排國撥經(jīng)費7.95 億元。另外，在“國家質量基礎的共性技術研究與應用”“新能源汽車”等重點專項也設置了加氫站和氫能汽車相關研究項目。

（4）社會發(fā)展。2020 年6 月，《2020 年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃的主要任務》明確指出，要制定國家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃；支持新能源汽車、儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略實施。這是氫能首次被寫入年度國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃。

（5）應用示范。2022 年2 月，我國舉辦了冬季奧運會，為助力“綠色冬奧”，奧組委配置了16 個加氫站為近千輛氫燃料電池客車保駕護航，集中展示了中國在氫能燃料電池汽車領域的發(fā)展成果，打造出了一個完美的綠色冬奧氫能示范應用場景。

4 加氫站風險與機遇分析

（1）政策方面。目前氫能產(chǎn)業(yè)建設主要依靠國家和地方政策指引，未來存在補貼金額降低，補貼門檻升高的可能［13］?，F(xiàn)有階段，在國家和地方多重利好政策加持下，我國氫能源行業(yè)有望進入高速成長期。

（2）經(jīng)營方面。氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，存在相關制度和規(guī)劃不完善的現(xiàn)象；存在未來經(jīng)濟下行壓力增加，氫能產(chǎn)業(yè)核心技術突破緩慢，導致氫能投資規(guī)模不及預期；企業(yè)經(jīng)營發(fā)展存在不確定性。但隨著上下游技術發(fā)展與進步，產(chǎn)業(yè)鏈正在逐漸完善，為今后加氫站穩(wěn)定運營提供了基礎保障。

（3）市場方面。由于行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級和降本需求迫切，行業(yè)競爭日益加??；加之全國統(tǒng)一大市場的建設步伐加快，地方市場壁壘被打破，龍頭企業(yè)將主導全國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，資金少、抗風險能力差的中小企業(yè)將面臨更大的挑戰(zhàn)。如果企業(yè)能夠依據(jù)自身相關技術優(yōu)勢和核心競爭力，整合上下游企業(yè)資源、擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，將會在未來的市場競爭中立于不敗之地。

（4）盈利模式。氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，目前存在加氫站投資金額大，加氫車輛少等情況，且已建成加氫站大部分處于虧損階段，存在盈利不穩(wěn)定的情況?？梢岳矛F(xiàn)有加油、加氣站的場地設施改擴建加氫站，不僅可以降低建站成本、增加盈利方式也能加大抗風險能力。

（5）設備運行。運氫、儲氫、加氫設備均屬于特種設備，高壓、低溫運行存在一定風險，企業(yè)要落實設備安全管理制度，定期進行自行檢查和定期檢驗，或安裝在線監(jiān)測設備對設備進行實時監(jiān)測和預警分析，以降低設備運行風險。

（6）其他因素。存在受地域自然災害或其他不可抗力因素影響（如新冠疫情、洪澇災害等導致車輛運行停滯等情況），經(jīng)營可能受到一定程度的影響。

5 結語

我國加氫站建設目前處于快速上升期，加氫站建造數(shù)量逐年遞增。雖然目前加氫站因初始成本投資大、產(chǎn)業(yè)鏈不完善、氫氣加注價格高、加氫車輛規(guī)模小等綜合因素影響，大部分處于虧損狀態(tài)，但地方政府和社會關注度高，出臺了不少補貼政策，鼓勵加氫站建設。隨著“以獎代補”示范政策落地，國內氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展，氫燃料電池汽車在不斷投入市場；加氫站建設標準、法規(guī)、監(jiān)管等體系也在逐步完善［14］，加氫站建造規(guī)模及加注能力也在逐步提升。

目前國內氫供應鏈和下游應用已初具規(guī)模，部分氫能產(chǎn)業(yè)關鍵技術已取得一定的成果；燃料電池汽車也已開始批量生產(chǎn)，區(qū)域化氫能社會示范項目正在逐步推廣，珠三角、長三角、京津冀等氫能產(chǎn)業(yè)集群正在形成。

未來隨著技術突破，制氫、運氫、儲氫成本不斷降低，氫氣價格必將持續(xù)走低；并且隨著核心部件國產(chǎn)化程度逐步提升，加之規(guī)?；ㄔO等因素，加氫站建造成本下降呈現(xiàn)積極快速趨勢，整體投資金額也將逐年下降，產(chǎn)業(yè)規(guī)模將大幅度提升。預計到2035 年之后，隨著制氫、儲運、加注等相關技術和法規(guī)標準相繼成熟和完善［15］，順應我國碳中和趨勢，氫能產(chǎn)業(yè)將進入爆發(fā)式增長階段。