淺談我國加氫站的發(fā)展現(xiàn)狀

李子松，張宏偉，張 穎，楊軼普，趙漢良，姚湘琳，趙忠建

（1.中國石油渤海裝備遼河鉆采裝備公司，遼寧盤錦 124010；2.遼河石油勘探局有限公司石油化工分公司，遼寧盤錦 124010；3.華錦集團(tuán)遼河富騰熱電有限公司，遼寧盤錦 124010）

0 引言

氫燃料電池汽車是氫能產(chǎn)業(yè)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，相比于燃油汽車，它具有無污染的優(yōu)勢，這決定了氫燃料電池汽車可成為能源交通領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。加氫站作為推進(jìn)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施[1]，在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中扮演著重要角色。為了更快地促進(jìn)加氫站的建設(shè)，地方政府從補(bǔ)貼和政策方面都加大了支持力度，通過鼓勵加氫站關(guān)鍵設(shè)備、核心部件及技術(shù)國產(chǎn)化研發(fā)，進(jìn)一步降低加氫站建設(shè)成本，可以預(yù)見在未來幾年加氫站建設(shè)將會進(jìn)入強(qiáng)勢爆發(fā)期。

1 我國加氫站建設(shè)情況

加氫站是氫能供應(yīng)的渠道，也是燃料電池汽車的動力補(bǔ)給點。合理布局加氫站點，有利于擴(kuò)大燃料電池汽車的運行范圍，也能促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。截至2021 年6 月底，國內(nèi)累計建成165 座加氫站，上半年建成27 座，其中116 座建成的加氫站已投入運營，待運營49 座，投用比例超過70%。從時間維度來看，不考慮已經(jīng)拆除的3 座加氫站。從圖1 可以看出，2016 年至2019 年，國內(nèi)建成加氫站數(shù)量翻倍增長，2020 年在國家“以獎代補(bǔ)”政策出臺較晚的情況下，仍然建成51 座加氫站，較2019 年增加10 座，2021 年半年建成27 座，超額完成《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書（2016）》和《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》中的“到2020 年，加氫站數(shù)量達(dá)到100 座”的目標(biāo)[2]。從省市分布看，廣東建成的加氫站數(shù)量最多，累計達(dá)到35 座，山東以15 座排在第二位，江蘇13 座、位居第三。值得一提的是，貴州、海南實現(xiàn)零的突破，均建成了1 座站。至此，全國共有22 個省市布局加氫基礎(chǔ)設(shè)施。

圖1 我國歷年加氫站建站數(shù)量統(tǒng)計

圖2 加氫站設(shè)備成本構(gòu)成

另外，國家能源集團(tuán)、國電投、中石化等企業(yè)在氫能產(chǎn)業(yè)及加氫站建設(shè)方面也積極布局。中石化已經(jīng)建設(shè)運營佛山樟坑、西上海、安智、嘉善善通、柳州博園、大連盛港等十余座油氫合建站。其中，大連盛港是遼寧省第一個建成并試運行的氫能產(chǎn)業(yè)項目，也是東北地區(qū)首個集氫氣、充電、汽柴油、LNG、汽車充電、跨境電商“五位一體”的能源供給及連鎖便利服務(wù)新型網(wǎng)點；大連同濟(jì)—新源加氫站是我國在90 MPa 超高壓氫氣壓縮和存儲技術(shù)、70 MPa 加注技術(shù)以及70 MPa 加氫站集成技術(shù)研發(fā)與示范項目；江蘇省首座制氫、加氫一體化站也在去年12 月開工建設(shè)，該加氫站將利用1 MW 屋頂光伏微網(wǎng)實現(xiàn)站內(nèi)電解水制氫，有效解決“燃料氫”的經(jīng)濟(jì)性和氫貯運的安全性問題，將為當(dāng)?shù)卮笠?guī)模應(yīng)用可再生能源生產(chǎn)“綠氫”提供技術(shù)經(jīng)驗[3]。

2 加氫站技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

加氫站主要包括氫氣壓縮系統(tǒng)（壓縮機(jī)）、氫氣儲存系統(tǒng)（高壓儲氫瓶組）、氫氣加注系統(tǒng)（加氫機(jī)），此外還有卸氣柱、順序控制柜、高壓氫氣管線、閥門組件和安全、站控系統(tǒng)等。在加氫站裝備領(lǐng)域，國內(nèi)市場占有率較大的五家設(shè)備集成商和制造商分別是國富氫能、海德利森、上海舜華、液空厚普和上海氫楓，合計市場占有率為90%。其中，國富氫能市場占有率最高，達(dá)到27%。清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)及浙江大學(xué)在加氫站及加氫站關(guān)鍵設(shè)備的研究方面，處于國內(nèi)高校領(lǐng)先地位。

國內(nèi)有不少企業(yè)可以生產(chǎn)壓縮機(jī)、高壓儲氫瓶組、加氫機(jī)及站控系統(tǒng)，但這些設(shè)備中的關(guān)鍵零部件基本還是依賴進(jìn)口，包括壓縮機(jī)機(jī)頭、加氫槍、質(zhì)量流量計、高壓管閥件等。也有少部分企業(yè)可以生產(chǎn)一些關(guān)鍵部件，北京天高、中鼎恒盛可以生產(chǎn)隔膜壓縮機(jī)機(jī)頭，浙江藍(lán)能、安瑞科、巨化集團(tuán)等可以生成儲氫瓶/罐；液空厚普生產(chǎn)有質(zhì)量流量計、加氫槍等。但考慮到設(shè)備的性能和可靠性，現(xiàn)在建成的加氫站的核心設(shè)備零部件基本上還是以進(jìn)口產(chǎn)品為主[4]。通過對國內(nèi)外加氫站的發(fā)展情況研究，其技術(shù)發(fā)展主要有以下3 個特點：

（1）高壓氫氣加注壓力從35 MPa 逐步提升到70 MPa。國內(nèi)現(xiàn)階段35 MPa 加氫站數(shù)量較多，也是現(xiàn)在主流燃料電池汽車的需求壓力，未來隨著對續(xù)航能力的要求，70 MPa 的燃料電池汽車會逐漸增多。對于加氫站而言，未來加注壓力會逐漸從35 MPa升級為70 MPa：成都、上海已經(jīng)明確提出支持70 MPa 加氫站；內(nèi)蒙古已確定對專門從事70 MPa 及以上高壓氫氣、液氫裝備研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行資金補(bǔ)助；山西省也已在加強(qiáng)對70 MPa IV型儲氫瓶的重點攻關(guān)。

（2）建站方式由單一加氫向加氫/加油、加氫/充電等合建站發(fā)展。加氫站建設(shè)發(fā)展中的一個現(xiàn)實問題就是，選址困難、建設(shè)成本高。有關(guān)安全方面的研究表明，加氫站的安全等級于加油站、加（天然）氣站處于同一水平，因此將加氫站于加油站合建是一個良好的解決方案，可以充分利用土地資源，降低能源加注站的管理成本。2021 年上半年國內(nèi)有16 座加氫站投運，其中有9座為合建站（占比56%），包括有氣氫合建站、油氫合建站、電油氣氫綜合能源服務(wù)站等。

（3）零部件國產(chǎn)華替代加速。為了降低建站成本，加氫站建設(shè)成規(guī)?；?、大面積推廣，那核心設(shè)備國產(chǎn)化是趨勢，并且關(guān)鍵零部件也要逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，才能將加氫站的建站成本降下來。只有加氫站數(shù)量規(guī)?；拍芡苿尤剂想姵仄嚨拇竺娣e推廣應(yīng)用，燃料電池汽車的大面積普及，又可以促進(jìn)加氫站密集布局以及技術(shù)的進(jìn)步和更新。

3 加氫站的成本構(gòu)成

國外市場大多采用的70 MPa 氫氣壓力標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)大部分采用了35 MPa。目前中國的加氫站加氫能力最高的為1000～2000 kg/d，最低的為100 kg/d。一座日加氫能力500 kg/d 左右的加氫站，即使除去土地租賃的費用，建設(shè)費用達(dá)到700 萬元，1000 kg/d 的加氫站設(shè)備成本為1200 萬元。其中占比最高的費用項是核心設(shè)備的進(jìn)口費，排名前三的分別是壓縮機(jī)、儲氫設(shè)備和加氫設(shè)備（圖2）。如果是站內(nèi)制氫供氫加氫站，建設(shè)成本則要高達(dá)1000～2000 萬元。

現(xiàn)階段投資加氫站成本居高不下的原因是，壓縮機(jī)、加氫機(jī)、儲氣瓶等關(guān)鍵設(shè)備的核心零部件多依賴進(jìn)口，國內(nèi)設(shè)備集成商生產(chǎn)部分輔助零部件。不過，隨著技術(shù)水平提高，未來氫能產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步發(fā)展，加氫站商業(yè)化程度更高，這些建站的關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化程度會不斷提高，隨著關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化，將進(jìn)一步降低這些關(guān)鍵設(shè)備的采購成本。

4 對未來加氫站發(fā)展的建議

4.1 推進(jìn)氫能示范項目

未來可以在氫氣資源比較豐富、價格比較便宜的地區(qū)優(yōu)先發(fā)展氫能。氫能發(fā)展起來之后，車輛數(shù)量就會增加，就會帶動加氫站數(shù)量的增加，當(dāng)加氫站數(shù)量和車輛數(shù)量同時增加的時候，會促進(jìn)燃料電池及加氫站裝備核心零部件的國產(chǎn)化進(jìn)程，進(jìn)一步的降低整個產(chǎn)業(yè)鏈的成本。

4.2 盡快完善監(jiān)管審批標(biāo)準(zhǔn)

加氫站運行介質(zhì)氫氣屬易燃易爆氣體，一般情況下加注壓力為35 MPa/70 MPa，壓縮機(jī)出口壓力甚至達(dá)到45 MPa/90 MPa，規(guī)范嚴(yán)格的認(rèn)證及監(jiān)管是安全運營的有力保障。涉及到具體安全要求、操作流程等細(xì)節(jié)還有待完善，運營中的資質(zhì)要求、氣源檢測、安全措施等還處于發(fā)展初期，全國還未達(dá)到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)審批過程中的主管部門多達(dá)十幾個，審批手續(xù)復(fù)雜、時間過長，成為加氫站廣泛布局的制約，未來需要相關(guān)部門盡快統(tǒng)一監(jiān)管審批標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 核心零部件國產(chǎn)化

加快與國內(nèi)外先進(jìn)公司和研究機(jī)構(gòu)的合作，加入相關(guān)氫能戰(zhàn)略聯(lián)盟，打造一流的創(chuàng)新聯(lián)合體，創(chuàng)建國家級加氫站裝備核心零部件創(chuàng)新研發(fā)平臺，實現(xiàn)關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化替代[5]。

5 結(jié)束語

隨著政府對氫能源的大力支持，氫能技術(shù)日趨成熟，造車成本的降低及生產(chǎn)量的增大，氫燃料電池汽車將與同類的純電動車輛價格旗鼓相當(dāng)，氫燃料電池汽車的市場競爭力、市場保有量必然大漲，消費者對加氫站的需求一定會大大提升。