王學(xué)軍

（1.含氟功能膜材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 桓臺(tái)256401；

2.山東東岳高分子材料有限公司，山東 淄博256401）

（接上期）

截至2019 年3 月，中國有41 家車廠開發(fā)出了56 款燃料電池汽車車型并覆蓋25 家燃料電池系統(tǒng)公司，僅2018 年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)投資及規(guī)劃資金就超過850 億元。加氫站建設(shè)是氫燃料電池車推廣應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，加氫站安全要求高、建設(shè)成本高、運(yùn)營成本高的特征當(dāng)前在很大程度上制約了氫燃料電池在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。已建成且市場(chǎng)化運(yùn)營的加氫站只有丹灶瑞暉加氫站，該座加氫站由佛山市南海燃?xì)庥邢薰咀庸痉鹕绞腥饡熌茉赐顿Y、運(yùn)營。

加氫站既是氫能產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是氫能燃料電池汽車、氫能燃料電池分布式發(fā)電等氫能利用技術(shù)推廣應(yīng)用的必備基礎(chǔ)設(shè)施[7]。美國、日本、德國及韓國等重視發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)達(dá)國家，均將加氫站作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破口，提前規(guī)劃布局加氫站的建設(shè)。由于氫能產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)尚屬新興產(chǎn)業(yè)，加氫站建設(shè)運(yùn)營管理制度體系缺位，加氫站建設(shè)運(yùn)營等行政審批程序不暢通；同時(shí)國內(nèi)加氫站設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)不足，中國加氫站推廣緩慢，已經(jīng)成為制約中國氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要因素之一。

4 加氫站現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)情況

由于加氫站仍是新事物，在國內(nèi)，建設(shè)審批還未有1 套完備的標(biāo)準(zhǔn)和流程。標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的技術(shù)支撐，也是國家質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)的重要內(nèi)容，是提升行業(yè)自主創(chuàng)新能力的必由之路。2017 年9 月5 日中央發(fā)布了《中共中央國務(wù)院關(guān)于開展質(zhì)量提升行動(dòng)的指導(dǎo)意見》，九部委聯(lián)合頒發(fā)了《新材料標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃（2018～2020 年）》?！兑庖姟穼①|(zhì)量強(qiáng)國戰(zhàn)略放在更加突出的位置，而開展質(zhì)量提升行動(dòng)，加強(qiáng)全面質(zhì)量監(jiān)管，全面提升質(zhì)量水平，必須標(biāo)準(zhǔn)先行，加氫站相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 加氫站相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 34583-2017 規(guī)定了加氫站用氣態(tài)氫儲(chǔ)存裝置的安全技術(shù)要求。適用于設(shè)計(jì)壓力不大于100 MPa，使用溫度不低于-40°C 且不高于60°C，充裝高壓氫氣的加氫站用固定式儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氫裝置和無縫管式儲(chǔ)氣瓶儲(chǔ)氫裝置。GB/T 34584-2017 加氫站安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定了氫能車輛加氫站的氫氣輸送、站內(nèi)制氫、氫氣存儲(chǔ)、壓縮、加注以及安全與消防等方面的安全技術(shù)要求，適用于采用各種供氫方法的氫能車輛加氫站，也適用于加氫加油、加氫加氣、加氫充電合建站等兩站合建或多站合建的加氫站。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布了TS 19880-1 加氫站標(biāo)準(zhǔn)，推薦了保證加氫站安全的最小安全特征，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)適用于公用加氫站以及非公用加氫站，對(duì)于小型氫能汽車以及大型氫能巴士、卡車等同等適用。ISO 指出這些推薦只是作為各個(gè)國家法規(guī)的補(bǔ)充。

與加氫站相關(guān)的高壓氫氣運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)和燃料電池汽車儲(chǔ)氫容器充氫壓力的法規(guī)問題宜盡早解決。如果不允許充有35 MPa 氫氣的燃料電池汽車和壓力高于35 MPa 的氫氣管束車在馬路上行駛，推廣燃料電池汽車將受到很大限制，因此需制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，把阻礙燃料電池汽車開發(fā)和加氫站建設(shè)的一些規(guī)章制度設(shè)法進(jìn)行修訂。

全國氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)結(jié)合中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，初步確立了中國氫能標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)布一系列相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，為中國氫能產(chǎn)業(yè)鏈的整體協(xié)調(diào)發(fā)展提供重要的指導(dǎo)和支撐作用。不過，要建立完善的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系并形成中國特色，并非一件易事?？茖W(xué)的標(biāo)準(zhǔn)體系，可以引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，反之，偏離發(fā)展方向以及要求過高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)起到反作用。如此宏大的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)勢(shì)必需要多個(gè)管理部門、多個(gè)細(xì)分產(chǎn)業(yè)，形成一股巨大的合力，經(jīng)過若干年的辛苦努力，才能實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。

5 存在問題與對(duì)策

5.1 氫能是系統(tǒng)工程需要頂層設(shè)計(jì)與政策引導(dǎo)

氫能不是單一的產(chǎn)業(yè)，是各個(gè)產(chǎn)業(yè)的結(jié)合體。所以要從頂層設(shè)計(jì)入手，協(xié)調(diào)、推動(dòng)不同行業(yè)的監(jiān)管，需要做大量的工作。能源戰(zhàn)略事關(guān)重大，中國中央政府可以考慮利用中國特有的中央調(diào)控和執(zhí)行性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，把氫能的開發(fā)和推動(dòng)氫經(jīng)濟(jì)列為國家發(fā)展戰(zhàn)略并展開求真務(wù)實(shí)的氫經(jīng)濟(jì)大躍進(jìn)。提出體制機(jī)制、財(cái)稅和產(chǎn)業(yè)政策建議，協(xié)助國家主管部門編制國家氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展路線圖與實(shí)施方案；中國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀在一段時(shí)期內(nèi)還無法承受向前景不夠明朗的氫能經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的巨大代價(jià)。應(yīng)鼓勵(lì)發(fā)展市場(chǎng)主導(dǎo)的氫能產(chǎn)業(yè)，合理制定補(bǔ)貼政策。出臺(tái)更加細(xì)化、分時(shí)間節(jié)點(diǎn)的氫能發(fā)展頂層設(shè)計(jì)，為氫能發(fā)展構(gòu)建宏觀路線圖，并將路線圖的具體實(shí)施路徑落實(shí)到具體行動(dòng)中。不同于其他新能源，氫能經(jīng)濟(jì)的中間環(huán)節(jié)至關(guān)重要。以加氫站為例，其前期投資巨大，單個(gè)產(chǎn)業(yè)和個(gè)體企業(yè)無法獨(dú)立承擔(dān)。據(jù)國際能源署（IEA）估計(jì)，加氫站累計(jì)現(xiàn)金流在加氫站運(yùn)營后的10～15 年都處于負(fù)值，加氫站運(yùn)營現(xiàn)金流示意圖見圖5。

圖5 加氫站運(yùn)營現(xiàn)金流示意圖

5.2 推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)跳出“雞-蛋循環(huán)爭議”

氫燃料電池汽車與加氫站建設(shè)面臨著“雞生蛋還是蛋生雞”的問題。加氫站的后期運(yùn)行維護(hù)成本較高，需要依靠加氫的規(guī)模效應(yīng)平衡收支來獲得盈利。但是中國燃料電池汽車目前還處于起步階段，運(yùn)營車輛很少，因此難以看到利潤的商家就不會(huì)大量建立加氫站。然而，沒有足夠的加氫站，消費(fèi)者就不會(huì)買車。怎樣獲得這2 點(diǎn)的平衡是一個(gè)亟須解決的問題，加快建設(shè)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施，確保氫能用戶可以享受到方便快捷的加氫服務(wù)，提高氫的供應(yīng)能力。建議在5 年計(jì)劃里以北京、上海、長三角、珠三角為核心，建立百座以上數(shù)量的加氫站覆蓋，明確規(guī)范政府職責(zé)及相關(guān)推進(jìn)部門。

5.3 加大對(duì)氫燃料電池的研發(fā)

將先進(jìn)高效低耗制氫技術(shù)、先進(jìn)儲(chǔ)氫材料、技術(shù)裝備以及氫燃料電池等關(guān)鍵性技術(shù)的研發(fā)，納入國家和省級(jí)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和重大專項(xiàng)，集聚各方力量，初步形成涵蓋制氫、儲(chǔ)氫、輸氫、氫安全及氫能源汽車的全流程產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)體系，有針對(duì)性地建立一批重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、研發(fā)中心，培育一批從事低成本制氫、儲(chǔ)氫材料、氫燃料電池、氫能源汽車的生產(chǎn)和研發(fā)企業(yè)。鼓勵(lì)對(duì)氫能等綠色能源的研發(fā)，使用獎(jiǎng)勵(lì)政策，增加政府高校的研發(fā)合作項(xiàng)目，加大專利保護(hù)力度，加強(qiáng)儲(chǔ)氫材料、催化劑、質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)推廣，將氫燃料電池的穩(wěn)定壽命提高至5 000 h 以上。提升氫能存儲(chǔ)技術(shù)，加快推進(jìn)氫能燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定和檢測(cè)中心建設(shè)，為氫能產(chǎn)業(yè)集群集聚提供一流檢測(cè)平臺(tái)。

5.4 加大知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度

從全球范圍的氫能專利布局看，大量核心專利掌握在美國、日本等國的大型企業(yè)手中，中國尚未成為主導(dǎo)國際氫能發(fā)展的技術(shù)來源方。國外專利申請(qǐng)者多為實(shí)力雄厚的跨國企業(yè)，在行業(yè)內(nèi)具有絕對(duì)領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和資本優(yōu)勢(shì)，而國內(nèi)專利申請(qǐng)者多為高校和科研院所，應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)研究能力薄弱，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化速率較低。此外，以豐田、本田為首的國外跨國企業(yè)，具有很強(qiáng)的專利保護(hù)意識(shí)和清晰的國際專利布局戰(zhàn)略意圖，在很多國家都申請(qǐng)了相當(dāng)數(shù)量的PCT 專利。相比之下，中國研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)專利保護(hù)意識(shí)不足，在國外申請(qǐng)數(shù)量較少，不利于未來市場(chǎng)競爭與拓展。未來要加大力度打通科研成果轉(zhuǎn)化效率，一是加強(qiáng)企業(yè)、高效的專利保護(hù)意識(shí)，提升參與國際市場(chǎng)競爭的強(qiáng)度，做好國際專利申請(qǐng)和布局，積極搶占科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)；二是加強(qiáng)高校與傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)企業(yè)的合作，結(jié)合各方優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)核心技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，通過專利許可、專利轉(zhuǎn)讓等形式，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新成果的市場(chǎng)價(jià)值最大化。

5.5 制定加氫站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，目前依然面臨著“談氫色變”的問題[8]。全球?qū)W術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界已形成共識(shí)，只要按照標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，安全程度是可保障的。目前氫能方面的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)超過21 項(xiàng)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，而沒有相應(yīng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的支撐，新產(chǎn)品推廣就會(huì)受限。因此必須持續(xù)推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，一是規(guī)范加氫站申請(qǐng)、批準(zhǔn)程序，促進(jìn)氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，規(guī)范加氫站對(duì)公眾開放的標(biāo)準(zhǔn)；二是取消對(duì)氫能國際標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的限制，需要多少就立項(xiàng)多少；三是設(shè)立第三方論證，進(jìn)一步保障氫能安全生產(chǎn)與使用；四是鼓勵(lì)國內(nèi)、國際合作，借鑒其他產(chǎn)業(yè)行之有效的經(jīng)驗(yàn)。牽頭制定包括加氫站、車載儲(chǔ)氫瓶、氫能供應(yīng)鏈、燃料電池在內(nèi)的氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

5.6 應(yīng)進(jìn)一步拓寬發(fā)展氫能源經(jīng)濟(jì)的投融資渠道

加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施配套要遠(yuǎn)比電動(dòng)汽車的充電站難得多。所謂難，簡單說就是成本高。加氫站高昂的建造成本。以美國為例，建造一個(gè)普通的電動(dòng)汽車充電樁只需花費(fèi)10 萬美元，即使是特斯拉的超級(jí)充電站建造成本也僅有30 萬美元，但是建造一個(gè)氫氣燃料站卻需要花費(fèi)100 萬～200 萬美元。因此，即使在美國，目前也只有50 多個(gè)氫氣燃料站，且其中將近一半集中在加州。加大財(cái)政性資金的傾斜力度，通過財(cái)政補(bǔ)貼、減免稅費(fèi)、無息低息貸款等多元化政策，促進(jìn)資本與技術(shù)深度融合，多措并舉推動(dòng)氫能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，打造全國資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展示范區(qū)，爭當(dāng)能源革命排頭兵。

6 前景展望

國際能源署希望通過限制CO2等溫室氣體的排放來控制全球溫度上升不超過2 ℃。要在2050 年實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，全球所有與能源相關(guān)領(lǐng)域的碳排放總量要降低到當(dāng)前值的一半以下。新能源成為未來趨勢(shì)已不需贅言，而氫能源作為來源廣泛的清潔能源受到廣泛關(guān)注，成為世界能源轉(zhuǎn)型的重大戰(zhàn)略方向之一。中國暫時(shí)能源戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)明顯不足，搶先進(jìn)入氫經(jīng)濟(jì)是中國擺脫百年來科技和戰(zhàn)略落后的最佳切入點(diǎn)。在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，加氫站是上游制氫、運(yùn)氫與下游燃料汽車應(yīng)用的重要樞紐。加氫站標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化是加氫站快速高效建設(shè)的一條重要路徑，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)必將為氫能與氫經(jīng)濟(jì)的發(fā)展打開局面。