趙俊瑋，陳軼嵩，方海峰，劉永濤，韓天園，徐 鑫

（1.長安大學汽車學院，西安 710064； 2. 天津大學，天津 300192；3. 中國汽車技術研究中心有限公司，天津 300300）

隨著新一輪能源技術革命的興起[1]，構建清潔低碳、安全高效的能源體系已經(jīng)成為迫切的現(xiàn)實需求，氫能作為最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉碵2]，可為燃料電池汽車提供核心動力，是能源結構中至關重要的一部分。國家發(fā)改委和國家能源局出臺了《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》，行動計劃部署了氫能與燃料電池技術創(chuàng)新等15項重點任務[1]。作為氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展中不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)，加氫站的建設在我國仍處于萌芽階段，從布局現(xiàn)狀出發(fā)進行問題探究，可破解發(fā)展困局。加氫站的快速發(fā)展及合理布局有助于氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

加氫站是氫能供應的渠道，也是燃料電池汽車的動力補給點。合理布局加氫站點，有利于擴大燃料電池汽車的運行范圍，也能促進氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。截至2018年12月25日，我國建成加氫站28座，包括尚未運營、正在調試以及運營的加氫站，主要分布在上海、廣東、江蘇等地區(qū)，且多以試驗及內(nèi)部使用為主，商業(yè)化運營的加氫站極少，加注壓力基本為35 MPa，加注能力基本為200～500 kg/天，具體分布情況如圖1所示。同時，湖北、山東等省份也相繼出臺了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。2016年12月國家發(fā)布了《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃中明確提出推進加氫站建設，到2020年，實現(xiàn)燃料電池汽車批量生產(chǎn)和規(guī)?；痉稇肹3]。李克強總理于2018年5月11日在日本豐田汽車參觀時，重點了解了加氫站布局等情況[4]。2018年11月6日，《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》八項重點工程實施方案公布，到2025年燃料電池汽車推廣規(guī)模累積達到5萬輛，建設加氫站超過500座[5]。因此，積極推進加氫站的建設布局，是促進我國汽車產(chǎn)業(yè)升級、能源結構轉型的關鍵舉措之一。

本文將分析美、德、日三國加氫站布局發(fā)展情況，提取并總結適合我國加氫站發(fā)展的有益經(jīng)驗。從我國監(jiān)管體系、審批流程、商業(yè)模式以及核心技術等視角剖析我國加氫站布局發(fā)展所面臨的現(xiàn)實情況及可能出現(xiàn)的問題，基于我國氫能產(chǎn)業(yè)環(huán)境，結合國外先進經(jīng)驗，提出利于我國加氫站發(fā)展的對策建議。研究結論一方面可為地方政府布局加氫站提供一定的意見參考，另一方面也可為我國制定加氫站發(fā)展政策提供決策依據(jù)。

圖1 中國加氫站具體分布圖

1 國外加氫站布局發(fā)展的經(jīng)驗借鑒

1.1 美國

為調整能源結構，構建低碳社會，美國加州陸續(xù)出臺了零排放汽車法規(guī)和低碳積分等激勵政策[6]，將燃料電池汽車作為汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。燃料電池汽車的發(fā)展促進了加氫站的建設，發(fā)達的加氫網(wǎng)絡又保障了燃料電池汽車的自由出行。截至2018年12月25日，美國加氫站已達37座，且大部分位于加州地區(qū)。加州地區(qū)的加氫站全部對外開放，供應規(guī)模在100～350 kg/天，并可實現(xiàn)35 MPa/70 MPa雙壓力加注[7]，具體分布如圖2所示。加州發(fā)達的加氫網(wǎng)絡主要取決于精準的布局模型、完善的商業(yè)模式以及政府的政策支持。其布局依據(jù)加州大學STREET模型，基于市場分析、土地利用、交通路網(wǎng)和駕駛可達等基本要素進行綜合優(yōu)化，確定加氫站位置和數(shù)量，精準布局加氫站網(wǎng)絡[8]。商業(yè)模式采取“以站促車”的方式，通過適度超前建立完善的加氫站網(wǎng)絡，解決燃料電池汽車的動力需求，來促進燃料電池汽車的快速發(fā)展，截至2018年12月1日，在美國銷售與租賃的燃料電池汽車共有5658輛[9]。政府不僅在政策上支持，發(fā)布了加氫站許可指南，為加氫站建設提供了詳細的指導意見，有效提升了審批速度；同時也在資金上進行激勵，加州政府將提供加氫站70%的投資資金，并在前三年每年提供10萬美元的運行資金支持，并確立每年10月8日為國家氫能及氫燃料電池日[10]。

1.2 德國

為遏制環(huán)境進一步惡化，德國于2016年11月發(fā)布了《德國2050年氣候行動計劃》，計劃將通過嚴格的措施降低尾氣排放[11]。同時，政府還出臺了《氫燃料電池技術政府計劃2016-2026》，計劃將撥款2.5億歐元支持氫燃料汽車量產(chǎn)，激活燃料電池汽車市場[12]。奔馳、寶馬等車企也在積極研發(fā)氫燃料電池技術，分別開發(fā)出奔馳GLC F-CELL、寶馬i8等燃料電池汽車，燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)在德國得到了長足發(fā)展。加氫站在德國主要城市及其連接走廊上進行了布局，截至2018年12月25日，德國已建成加氫站58座、立項規(guī)劃4座、正在審批11座、正在建設11座、調試階段10座，基本覆蓋德國七大都市區(qū)范圍[13]，運營加氫站均能實現(xiàn)70 MPa的壓力加注，并實現(xiàn)全天對外運營，具體分布如圖3所示。同時，由Air Liquide、Daimler等六大股東為主成立了聯(lián)合機構H2Mobility，負責加氫站基礎設施的建設和管理，并成立運行基金[14]。H2Mobility計劃在漢堡、柏林、魯爾、法蘭克福、斯圖加特、慕尼黑六大都市圈的主干道和高速公路上建成100座加氫站，其中以上六大城市圈各布局10座，其余40座布局在相鄰城市之間，作為加氫站網(wǎng)絡的連接站和目的地站，形成環(huán)網(wǎng)狀氫能高速公路。

圖2 美國加州加氫站具體分布

圖3 德國加氫站具體分布

1.3 日本

受限于大部分化石能源依賴于進口的現(xiàn)狀，日本極其重視氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并將氫能列為極其重要的戰(zhàn)略能源，同時日本認為氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)是實現(xiàn)3E（環(huán)境保護、能源安全、經(jīng)濟增長）目標的有力方式。日本是全球加氫站建設數(shù)量最多的國家，截至2018年2月，已達101座，其中39座移動加氫站，62座固定加氫站，加氫站可在70 MPa壓力標準下，3 min左右加注5 kg氫氣。加氫站主要圍繞東京、大阪、名古屋、福岡四大都市區(qū)而建[15]，由大城市向周圍地區(qū)輻射，形成了區(qū)域聯(lián)動加氫網(wǎng)絡，其中部分采取分時開放模式，以確保商業(yè)運營經(jīng)濟性。日本加氫站具體分布如圖4所示。為實現(xiàn)加氫站規(guī)模化商業(yè)應用，2018年3月，在日本政府的授權許可下，6家加氫基礎設施開發(fā)商、3家汽車制造商以及2家金融機構等企業(yè)聯(lián)合成立了Japan H2Mobility（JHyM）公司，并統(tǒng)一對其管理的加氫站進行投資部署、建設運營以及商業(yè)模式探索[16]。同時，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省制定了加氫站補貼計劃，包括建設、運營補貼等設定了2030 年燃料電池汽車推廣到 80 萬輛的目標；新能源和工業(yè)技術發(fā)展組織聯(lián)合相關企業(yè)正研發(fā)高效低成本的加氫站關鍵技術。

圖4 日本加氫站具體分布

1.4 經(jīng)驗借鑒

通過以上對美國、德國、日本加氫站布局發(fā)展體系的研究分析發(fā)現(xiàn)，美國、德國主要受法規(guī)政策驅動推進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，日本主要受能源結構驅動推進。各國加氫站布局發(fā)展各有特色，主要以政策主導，輔以社會資本共同促進加氫站發(fā)展，最終目的都是積極推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。不同于美、德、日三國，在全球范圍內(nèi)，我國加氫站僅占少數(shù)，本文基于對國外加氫站先進建設經(jīng)驗的借鑒，提出適合于我國加氫站的發(fā)展路徑。從國家層面來看，應制定氫能行動計劃及具體路線圖，引導產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，同時統(tǒng)一規(guī)范加氫站審批流程，明晰責任歸屬，探索第三方加氫站建設認證機構，提高審批效率；由政府主導，社會資本參與聯(lián)合成立加氫站產(chǎn)業(yè)基金或組織，對加氫站統(tǒng)一布局建設、運營管理；企業(yè)、高校以及科研院所重點攻關加氫站基礎與關鍵技術，實現(xiàn)加氫站關鍵設備的自主化與國產(chǎn)化；提升公眾對氫能與燃料電池汽車的消費認可，營造全社會綠色生態(tài)發(fā)展氛圍。

圖5 美、德、日發(fā)達國家經(jīng)驗借鑒

2 我國加氫站發(fā)展現(xiàn)狀及問題剖析

2017年我國燃料電池汽車產(chǎn)量達到1275輛，2018年1～11月產(chǎn)量為465輛。截至2018年12月，我國有41家整車企業(yè)開始研發(fā)燃料電池汽車，燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)在我國才剛剛起步[17]。加氫站布局發(fā)展體系尚未成形，對標國外加氫站布局發(fā)展情況，正視我國加氫站布局發(fā)展現(xiàn)狀，從立項審批、布局建設以及運營管理等發(fā)展環(huán)節(jié)出發(fā)，全視角剖析加氫站目前存在的問題，歸納總結出監(jiān)管體系待完善、審批流程不明晰、商業(yè)模式不成熟、核心技術未突破等四大主要問題，如圖6所示。立足問題根源，破解發(fā)展困局，有利于加快我國加氫站發(fā)展體系成形，促進氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

圖6 我國加氫站問題探究

2.1 監(jiān)管體系待完善

安全是加氫站發(fā)展過程中的重中之重，高要求的標準規(guī)范、嚴質量的檢測認證以及全流程的監(jiān)測監(jiān)管是加氫站安全運營的重要保障?，F(xiàn)行加氫站建設安全要求大體依據(jù)2018年5月出臺的加氫站安全技術規(guī)范，但涉及到具體安全要求、操作流程等細節(jié)還有待完善，同時尚缺乏商業(yè)化運營的標準。由于產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展的步伐遠大于政策制定的步伐，我國在涉及加氫站很多環(huán)節(jié)內(nèi)的標準尚處于空白，如加氫站建站標準、車用氫質量標準、液氫/固氫運輸標準、儲氫標準等。在運營過程中，加氫站運營的資質要求、車用氫氣的品質檢測認證、加氫站核心設備的安全監(jiān)測、加氫站安全運營管理等具體實施步驟還處于探索階段，尚無統(tǒng)一規(guī)范的標準流程，我國加氫站安全運營急需成套標準監(jiān)管體系。

2.2 審批流程不明晰

加氫站的首要環(huán)節(jié)即為立項審批，截止2018年12月，國家尚未出臺明確的審批流程，已建成的加氫站由當?shù)爻鞘谐雠_文件進行指引，如武漢、佛山等地相繼研究制定了地方加氫站管理辦法。此環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題主要表現(xiàn)在氫氣管理歸屬不明、加氫站用地不明確以及行政審批流程繁瑣等方面，首先存在爭議的是氫氣應歸屬于?；饭芾?，還是歸屬于能源管理，?；方ㄕ緦徟鞒虖碗s，準入條件苛刻，能源建站審批流程簡單，但在安全問題上有所顧慮，發(fā)達國家已將氫能作為能源來管理[18]。其次，加氫站建設用地應是商業(yè)用地還是工業(yè)用地，商業(yè)用地導致投資成本過高，工業(yè)用地使加氫站不能公開運營，從綜合效益考慮往往得不到最優(yōu)化布局方案。最后，審批過程中職責部門多，以現(xiàn)有云浮《加氫站管理辦法》為例，多達10家主管部門，審批手續(xù)復雜，包括項目選址、用地審批、立項審批、規(guī)劃審批以及報建環(huán)節(jié)等流程都存在各種審批項目，由于各地初期并沒有明確的管理辦法，導致審批時間過長。明確的立項審批流程可使加氫站快速布局，而目前加氫站建設速度緩慢，審批流程未明晰是制約其發(fā)展的一大要素。

2.3 商業(yè)模式不成熟

成熟的商業(yè)模式有利于加快實現(xiàn)加氫站市場化，加氫站未能有效商業(yè)化運營，一方面原因是加氫站供應鏈體系產(chǎn)業(yè)化尚未成形，另一方面原因是燃料電池汽車未能大規(guī)模示范推廣。目前國內(nèi)制氫企業(yè)分布不均，未發(fā)展燃料電池汽車的地區(qū)氫能往往得不到有效利用；車用氫提純企業(yè)相對較少，且產(chǎn)量供應不足，導致車用高純氫來源有限且價格昂貴；氫氣運輸目前采用管束車或高壓氫瓶運輸，運輸成本相對高昂；加氫站建設模式尚未形成，國外大多為政府主導、聯(lián)盟企業(yè)共同投資運營管理的建站模式，雖然地方政府相繼出臺加氫站補貼措施，但對于昂貴的建站費用及有限的市場，投資門檻較高；即使加氫站建設運營成功，能有效加氫的燃料電池汽車數(shù)量及頻率有限，供氫應用場景有限，基本無法維持加氫站正常運營管理。

2.4 核心技術未突破

加氫站建站成本相對高昂，建站費用達千萬元以上，設備采購成本占總成本一半以上[19]，其中的關鍵因素就是核心技術尚未突破、關鍵設備依賴進口以及加氫站配套設備尚未產(chǎn)業(yè)化，致使建站成本居高不下。目前制氫來源渠道有限，電解水制氫、太陽能光解水制氫技術還有待突破；車用高純氫提取技術發(fā)展相對緩慢；制氫與加氫環(huán)節(jié)必須嚴格分離；高壓容器輸送氫氣的效率還有一定提升空間；站內(nèi)制氫加氫技術還未成熟；液氫儲運經(jīng)濟性成本更優(yōu)，但液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫等技術與國際水平還有較大差距；加氫站三大核心設備氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機以及部分關鍵零部件如加氫槍等還依賴于進口。相比于日本、美國和歐洲采用與汽車配套的70 MPa壓力標準，我國燃料電池汽車車載供氫系統(tǒng)仍處于35 MPa壓力的技術水平，加注能力停留在200 kg左右。目前，加氫站建設仍處于知識產(chǎn)權受制于人的階段，專業(yè)人才隊伍存在很大缺口，強化加氫站自主創(chuàng)新體系，加強自主研發(fā)實力才是唯一出路。

3 我國加氫站發(fā)展的對策建議

燃料電池汽車是未來汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一。為供給燃料電池汽車動力，加氫站的布局建設是必不可少的環(huán)節(jié)。正視我國加氫站發(fā)展現(xiàn)狀，從監(jiān)管體系、審批流程、商業(yè)模式以及核心技術等主要問題入手，借鑒國外加氫站先進發(fā)展經(jīng)驗，有針對性地為我國加氫站發(fā)展提出切實可行的對策建議，使加氫站朝著布局規(guī)?；⒓夹g自主化、設備國產(chǎn)化、流程安全化的方向健康發(fā)展，具體如圖7所示。

圖7 我國加氫站發(fā)展對策建議及未來趨勢

3.1 完善安全監(jiān)管體系，統(tǒng)籌保障環(huán)節(jié)聯(lián)動

只有持續(xù)保證制氫、運氫、儲氫、加氫、用氫等全生命周期過程中的安全要求，才能從根源上消除公眾對氫能使用的不認可，從而促進燃料電池汽車的大規(guī)模推廣。對標國外加氫站建設標準和流程，制訂符合我國國情的加氫站審批建設、運營管理、安全監(jiān)管等方面的國家強制性標準；優(yōu)化加氫站站控系統(tǒng)，確保加氫站內(nèi)工藝流程有序進行，規(guī)范加氫站站內(nèi)操作流程，提升氫氣安全檢測能力，確保儲氫用氫安全；設立統(tǒng)一運營管理及安全監(jiān)管平臺，實時監(jiān)控加氫站技術與運營數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對加氫站運行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)管；做好應急預案，及時有效地處理各種突發(fā)情況；構建安全可控的監(jiān)管保障體系，統(tǒng)籌保障各環(huán)節(jié)安全聯(lián)動，護航加氫站健康發(fā)展。

3.2 提升立項審批效率，協(xié)同促進網(wǎng)狀布局

要想打通加氫站健康發(fā)展的制約瓶頸，首先要解決的問題是有效提升立項審批效率，統(tǒng)一規(guī)范審批流程。從國家層面考慮，應充分調研并結合地方已有的審批流程，出臺全國統(tǒng)一的、高效率的加氫站審批流程；精簡審批環(huán)節(jié)及職責部門，對于具有相同性質的受理環(huán)節(jié)可合并精簡，如立項環(huán)節(jié)中的選址及核準，報建環(huán)節(jié)中的各種審查工作等，或成立加氫站審批小組，定期定點集中處理加氫站立項審批事項，協(xié)同提升審批效率；探索成立第三方加氫站建設認證機構，加強第三方認證的可靠性與公眾認可性；同時確定審批周期，明晰主管部門職責、氫氣管理性質、加氫站建設土地性質等相對重要但界定模糊的關鍵事項。

3.3 構建生態(tài)商業(yè)模式，培育完善產(chǎn)業(yè)環(huán)境

加氫站布局建設、供應體系、運維管理等多維度商業(yè)模式的構建，能夠有效實現(xiàn)加氫站上下游及周邊產(chǎn)業(yè)等融合發(fā)展的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。開展風電、水電、光伏電力等可再生能源制氫示范，優(yōu)化以制氫企業(yè)為中心的加氫站布局，滿足交通路網(wǎng)、駕駛可達等基本要素，設立站內(nèi)制氫加氫站和液氫加氫站等具有未來發(fā)展趨勢的加氫站。轉換“先車后站”的建設模式，適度超前布局加氫站網(wǎng)絡建設，滿足燃料電池汽車的出行需求。探索加氫加油合建、加氫充電等建站模式，不僅可以充分利用現(xiàn)有網(wǎng)點優(yōu)勢開拓業(yè)務，還可節(jié)約土地成本，省去立項審批中的規(guī)劃布局等環(huán)節(jié)。開發(fā)氫能利用的多樣應用場景，如燃料電池儲能、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供等領域。構建氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展環(huán)境，加速加氫站產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；约吧虡I(yè)化進程。

3.4 加強自主創(chuàng)新能力，聚力突破核心技術

加氫站能夠以較低成本迅速規(guī)?；季值年P鍵核心在于技術自主化及設備國產(chǎn)化。只有加強自主創(chuàng)新能力，注重薄弱技術的加強與積累，不斷拓寬制氫來源渠道，研發(fā)車用高純氫高效率低成本制取方式，重點突破液態(tài)制儲氫技術和固態(tài)制儲氫技術，提升高壓容器輸送氫氣效率，精益核心設備產(chǎn)業(yè)化工藝流程，同時引導企業(yè)、學校及科研院所聚力攻關制約加氫站發(fā)展的關鍵技術，研究關于加氫站最前沿的新設備、新工藝、新材料等基礎技術，力爭與國際水平接軌，才能實現(xiàn)加氫站關鍵設備自主化與國產(chǎn)化，有效降低建站及運營成本。

3.5 探索示范推廣模式，持續(xù)增強公眾認可

綠色消費理念是決定產(chǎn)業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)[20]，探索以市場驅動的示范推廣模式，才能使加氫站建設及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)不斷壯大。氫能是未來能源的主要發(fā)展方向之一，政府應向大眾科普氫能源知識，積極消除氫氣是危險化學品的認知顧慮；企業(yè)應通過科普巡游、展會推廣、試乘試駕等方式，提高公眾對燃料電池汽車的認知接受度，促進燃料電池汽車的市場化推廣；充分利用燃料電池汽車里程優(yōu)勢，重點在公交、物流等公共服務領域開展示范推廣；成立加氫站聯(lián)合產(chǎn)業(yè)基金或組織，統(tǒng)一對加氫站進行布局規(guī)劃、運營管理；同時打造加氫走廊及加氫網(wǎng)絡，聯(lián)動區(qū)域氫能發(fā)展，以加氫基礎設施的完善程度促進公眾認可，待燃料電池汽車大規(guī)模發(fā)展之時，可快速滿足其出行需求。