胡杭健 劉再斌 段志祥 李文波

（中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 北京 100029）

1 我國(guó)加氫站建設(shè)概況

作為21 世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源，氫能在降低碳排放、實(shí)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(guān)鍵性作用［1］。交通運(yùn)輸是氫能源應(yīng)用的重要領(lǐng)域，受到高度重視。2020 年12 月，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《新時(shí)代的中國(guó)能源發(fā)展》白皮書中指出：我國(guó)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(dá)到500 萬輛［2］。截至2021 年底，國(guó)內(nèi)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(guó)加氫站分布圖

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

2006—2019 年，我國(guó)加氫站建設(shè)處于探索階段，數(shù)量增長(zhǎng)緩慢，建成投用的加氫站也都是處于試驗(yàn)階段的試點(diǎn)工程項(xiàng)目；2020 年開始，隨著加氫站（合建站）建設(shè)相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，氫能產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈逐步完善，相關(guān)技術(shù)和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快，加氫站建設(shè)進(jìn)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(shè)提供了巨大的動(dòng)力。

圖2 加氫站建設(shè)趨勢(shì)圖

2 加氫站規(guī)模與成本分析

目前國(guó)內(nèi)多為加注壓力35 MPa 氣氫加氫站，主要加注對(duì)象為公交車、商務(wù)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(shì)見圖3。由圖3 可知，國(guó)內(nèi)加氫站加注能力設(shè)計(jì)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(shè)，基本需求為每50 輛建1 個(gè)加氫站。目前加氫車輛主要集中在運(yùn)行線路相對(duì)固定的公交車、商務(wù)客車和物流車上，儲(chǔ)氫氣瓶主要為35 MPa鋁內(nèi)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(chǔ)氫密度25 g/L～30 g/L［5］，總?cè)莘e400 L～1 200 L，一次性可充裝氫氣10 kg～36 kg，所以1 個(gè)日加注量500 kg～1 000 kg 的加氫站基本能滿足運(yùn)行需求。

圖3 加氫站日加注能力趨勢(shì)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(shè)上的投入。國(guó)內(nèi)加氫站建設(shè)運(yùn)營(yíng)主體由前期的燃料電池企業(yè)、加氫站設(shè)備總成企業(yè)等逐漸向央企、各地方能源型企業(yè)轉(zhuǎn)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(yīng)方式主要分為外供氫加氫站、站內(nèi)制氫加氫站和液氫加氫站3 類。目前國(guó)內(nèi)建造最多的是外供氫加氫站（氣氫）。這類加氫站核心設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度較高，能夠使用我國(guó)自主研發(fā)的儲(chǔ)氫裝置、壓縮系統(tǒng)、加氫系統(tǒng)、站控系統(tǒng)等［6］。此類設(shè)備制造的發(fā)展方向主要是通過產(chǎn)業(yè)規(guī)模化，從而降低設(shè)備成本，促進(jìn)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(jī)系統(tǒng)需求達(dá)到100 套/a時(shí)，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(dá)到500 套/a 時(shí)，成本可降低30%；總體設(shè)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(duì)比

橫向?qū)Ρ纫簹浼託湔荆河捎谝簹湫枰３值蜏兀?253 ℃），需要使用低溫型壓縮機(jī)和空壓機(jī)，在存儲(chǔ)設(shè)備上多了液氫儲(chǔ)罐和氣化器等關(guān)鍵設(shè)備；而且很多低溫關(guān)鍵核心設(shè)備如液氫泵、液氫閥門等還依賴進(jìn)口，此類設(shè)備及系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)較高。相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50156—2021），增加了加氫合建站相關(guān)內(nèi)容，允許現(xiàn)有加油站和加氣站進(jìn)行擴(kuò)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(dāng)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(yùn)的51 座加氫站，按加氫站加注介質(zhì)進(jìn)行分類如圖4 所示。

圖4 加氫站類型占比圖

獨(dú)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(zhuǎn)變。合建站成為一種趨勢(shì)，主要原因有2 點(diǎn)。

（1）經(jīng)濟(jì)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(nèi)氫燃料電池汽車規(guī)模有限，難以實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。如果配合其他能源加注業(yè)務(wù)，能幫助加氫站實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)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(chǔ)上改建或擴(kuò)建為油氫、氣氫等共建站則會(huì)相對(duì)容易，土建成本也會(huì)降低［10］。

3 加氫站形勢(shì)與政策分析

加氫站的建設(shè)，事關(guān)中國(guó)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(dǎo)性文件，各地方政府也結(jié)合當(dāng)?shù)貧淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相繼出臺(tái)了一系列相關(guān)政策［11］。

（1）國(guó)家政策。我國(guó)從2015 年開始發(fā)布加氫站建設(shè)相關(guān)指導(dǎo)文件，其中較為關(guān)鍵的見表2。

表2 國(guó)家加氫站指導(dǎo)性文件清單

分析相關(guān)指導(dǎo)性文件可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)家對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)政策一直持積極態(tài)度。政策也涵蓋了技術(shù)路線、發(fā)展規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等細(xì)分領(lǐng)域，政策出臺(tái)頻率不斷增加，支持力度不斷加大?！稓淠墚a(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)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(gè)城市發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和加氫站建設(shè)、運(yùn)營(yíng)相關(guān)補(bǔ)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(jìn)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)比分析各地方政策補(bǔ)貼相關(guān)內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)：補(bǔ)貼主要針對(duì)加注能力≥500 kg/d 的加氫站；補(bǔ)貼金額主要按投資設(shè)備總額的百分比和累計(jì)加注量進(jìn)行補(bǔ)貼［12］。對(duì)比嘉興、張家港、成都、重慶4 個(gè)城市先后發(fā)布的氫能補(bǔ)貼政策（表3）可發(fā)現(xiàn)，除嘉興補(bǔ)貼略有退坡外，其余3 地補(bǔ)貼不降反升，在建站補(bǔ)貼不變的政策下，提高了運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼。

表3 4 地加氫站補(bǔ)助政策對(duì)比

（3）科研專項(xiàng)。自2018 年開始，科技部在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中啟動(dòng)實(shí)施“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施周期為5 年（2018—2022 年）。2018 年擬在6 個(gè)技術(shù)方向啟動(dòng)32～64個(gè)項(xiàng)目，擬安排國(guó)撥經(jīng)費(fèi)總概算為6.565 億元。2019 年擬在6 個(gè)技術(shù)方向啟動(dòng)24～45 個(gè)項(xiàng)目，擬安排國(guó)撥經(jīng)費(fèi)總概算約4.38 億元。2020 年擬在氫能、太陽能、風(fēng)能、可再生能源耦合與系統(tǒng)集成技術(shù)4 個(gè)技術(shù)方向啟動(dòng)14～28 個(gè)項(xiàng)目，擬安排國(guó)撥經(jīng)費(fèi)總概算為6.06 億元。2021 年度重點(diǎn)專項(xiàng)部署將圍繞氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存體系、氫能安全存儲(chǔ)與快速輸配體系、氫能便捷改質(zhì)與高效動(dòng)力系統(tǒng)及“氫進(jìn)萬家”綜合示范4 個(gè)技術(shù)方向展開。從資金扶持力度來看，基礎(chǔ)前沿技術(shù)、共性關(guān)鍵技術(shù)、示范應(yīng)用3 方面擬啟動(dòng)18 個(gè)項(xiàng)目，擬安排國(guó)撥經(jīng)費(fèi)7.95 億元。另外，在“國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)的共性技術(shù)研究與應(yīng)用”“新能源汽車”等重點(diǎn)專項(xiàng)也設(shè)置了加氫站和氫能汽車相關(guān)研究項(xiàng)目。

（4）社會(huì)發(fā)展。2020 年6 月，《2020 年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃的主要任務(wù)》明確指出，要制定國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃；支持新能源汽車、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施。這是氫能首次被寫入年度國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃。

（5）應(yīng)用示范。2022 年2 月，我國(guó)舉辦了冬季奧運(yùn)會(huì)，為助力“綠色冬奧”，奧組委配置了16 個(gè)加氫站為近千輛氫燃料電池客車保駕護(hù)航，集中展示了中國(guó)在氫能燃料電池汽車領(lǐng)域的發(fā)展成果，打造出了一個(gè)完美的綠色冬奧氫能示范應(yīng)用場(chǎng)景。

4 加氫站風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇分析

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

（2）經(jīng)營(yíng)方面。氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，存在相關(guān)制度和規(guī)劃不完善的現(xiàn)象；存在未來經(jīng)濟(jì)下行壓力增加，氫能產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)突破緩慢，導(dǎo)致氫能投資規(guī)模不及預(yù)期；企業(yè)經(jīng)營(yíng)發(fā)展存在不確定性。但隨著上下游技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)鏈正在逐漸完善，為今后加氫站穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)提供了基礎(chǔ)保障。

（3）市場(chǎng)方面。由于行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和降本需求迫切，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇；加之全國(guó)統(tǒng)一大市場(chǎng)的建設(shè)步伐加快，地方市場(chǎng)壁壘被打破，龍頭企業(yè)將主導(dǎo)全國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，資金少、抗風(fēng)險(xiǎn)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(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和核心競(jìng)爭(zhēng)力，整合上下游企業(yè)資源、擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，將會(huì)在未來的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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。可以利用現(xiàn)有加油、加氣站的場(chǎng)地設(shè)施改擴(kuò)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(fēng)險(xiǎn)能力。

（5）設(shè)備運(yùn)行。運(yùn)氫、儲(chǔ)氫、加氫設(shè)備均屬于特種設(shè)備，高壓、低溫運(yùn)行存在一定風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)要落實(shí)設(shè)備安全管理制度，定期進(jìn)行自行檢查和定期檢驗(yàn)，或安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警分析，以降低設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

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

5 結(jié)語

我國(guó)加氫站建設(shè)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(jià)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(huì)關(guān)注度高，出臺(tái)了不少補(bǔ)貼政策，鼓勵(lì)加氫站建設(shè)。隨著“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”示范政策落地，國(guó)內(nèi)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(chǎng)；加氫站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、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(guó)內(nèi)氫供應(yīng)鏈和下游應(yīng)用已初具規(guī)模，部分氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)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(huì)示范項(xiàng)目正在逐步推廣，珠三角、長(zhǎng)三角、京津冀等氫能產(chǎn)業(yè)集群正在形成。

未來隨著技術(shù)突破，制氫、運(yùn)氫、儲(chǔ)氫成本不斷降低，氫氣價(jià)格必將持續(xù)走低；并且隨著核心部件國(guó)產(chǎn)化程度逐步提升，加之規(guī)?；ㄔO(shè)等因素，加氫站建造成本下降呈現(xiàn)積極快速趨勢(shì)，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(yù)計(jì)到2035 年之后，隨著制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加注等相關(guān)技術(shù)和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)相繼成熟和完善［15］，順應(yīng)我國(guó)碳中和趨勢(shì)，氫能產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)階段。