基于加氫站建設的氫能源產業鏈分析

王學軍

（1.含氟功能膜材料國家重點實驗室，山東 桓臺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 家車廠開發出了56 款燃料電池汽車車型并覆蓋25 家燃料電池系統公司，僅2018 年氫燃料電池產業相關投資及規劃資金就超過850 億元。加氫站建設是氫燃料電池車推廣應用的重要基礎，加氫站安全要求高、建設成本高、運營成本高的特征當前在很大程度上制約了氫燃料電池在汽車領域的應用。已建成且市場化運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氣有限公司子公司佛山市瑞暉能源投資、運營。

加氫站既是氫能產業的重要組成部分，也是氫能燃料電池汽車、氫能燃料電池分布式發電等氫能利用技術推廣應用的必備基礎設施[7]。美國、日本、德國及韓國等重視發展氫能產業的發達國家，均將加氫站作為產業發展的突破口，提前規劃布局加氫站的建設。由于氫能產業在國內尚屬新興產業，加氫站建設運營管理制度體系缺位，加氫站建設運營等行政審批程序不暢通；同時國內加氫站設計、建設及運營經驗不足，中國加氫站推廣緩慢，已經成為制約中國氫能產業快速發展的重要因素之一。

4 加氫站現有標準情況

由于加氫站仍是新事物，在國內，建設審批還未有1 套完備的標準和流程。標準是經濟社會發展的技術支撐，也是國家質量技術基礎建設的重要內容，是提升行業自主創新能力的必由之路。2017 年9 月5 日中央發布了《中共中央國務院關于開展質量提升行動的指導意見》，九部委聯合頒發了《新材料標準領航行動計劃（2018～2020 年）》。《意見》將質量強國戰略放在更加突出的位置，而開展質量提升行動，加強全面質量監管，全面提升質量水平，必須標準先行，加氫站相關標準見表3。

表3 加氫站相關標準

GB/T 34583-2017 規定了加氫站用氣態氫儲存裝置的安全技術要求。適用于設計壓力不大于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氣罐儲氫裝置和無縫管式儲氣瓶儲氫裝置。GB/T 34584-2017 加氫站安全技術規范規定了氫能車輛加氫站的氫氣輸送、站內制氫、氫氣存儲、壓縮、加注以及安全與消防等方面的安全技術要求，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。

國際標準化組織（ISO）公布了TS 19880-1 加氫站標準，推薦了保證加氫站安全的最小安全特征，這個標準同時適用于公用加氫站以及非公用加氫站，對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國家法規的補充。

與加氫站相關的高壓氫氣運輸標準和燃料電池汽車儲氫容器充氫壓力的法規問題宜盡早解決。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，因此需制訂相應的標準與法規，把阻礙燃料電池汽車開發和加氫站建設的一些規章制度設法進行修訂。

全國氫能標準化技術委員會結合中國經濟發展需要，初步確立了中國氫能標準體系，發布一系列相關國家標準，為中國氫能產業鏈的整體協調發展提供重要的指導和支撐作用。不過，要建立完善的產業標準體系并形成中國特色，并非一件易事。科學的標準體系，可以引領產業發展，反之，偏離發展方向以及要求過高的技術標準都會起到反作用。如此宏大的標準體系建設勢必需要多個管理部門、多個細分產業，形成一股巨大的合力，經過若干年的辛苦努力，才能實現既定目標。

5 存在問題與對策

5.1 氫能是系統工程需要頂層設計與政策引導

氫能不是單一的產業，是各個產業的結合體。所以要從頂層設計入手，協調、推動不同行業的監管，需要做大量的工作。能源戰略事關重大，中國中央政府可以考慮利用中國特有的中央調控和執行性強的優勢，把氫能的開發和推動氫經濟列為國家發展戰略并展開求真務實的氫經濟大躍進。提出體制機制、財稅和產業政策建議，協助國家主管部門編制國家氫能和燃料電池產業協同發展路線圖與實施方案；中國的社會經濟發展現狀在一段時期內還無法承受向前景不夠明朗的氫能經濟轉型的巨大代價。應鼓勵發展市場主導的氫能產業，合理制定補貼政策。出臺更加細化、分時間節點的氫能發展頂層設計，為氫能發展構建宏觀路線圖，并將路線圖的具體實施路徑落實到具體行動中。不同于其他新能源，氫能經濟的中間環節至關重要。以加氫站為例，其前期投資巨大，單個產業和個體企業無法獨立承擔。據國際能源署（IEA）估計，加氫站累計現金流在加氫站運營后的10～15 年都處于負值，加氫站運營現金流示意圖見圖5。

圖5 加氫站運營現金流示意圖

5.2 推進基礎設施建設跳出“雞-蛋循環爭議”

氫燃料電池汽車與加氫站建設面臨著“雞生蛋還是蛋生雞”的問題。加氫站的后期運行維護成本較高，需要依靠加氫的規模效應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，運營車輛很少，因此難以看到利潤的商家就不會大量建立加氫站。然而，沒有足夠的加氫站，消費者就不會買車。怎樣獲得這2 點的平衡是一個亟須解決的問題，加快建設加氫站等基礎設施，確保氫能用戶可以享受到方便快捷的加氫服務，提高氫的供應能力。建議在5 年計劃里以北京、上海、長三角、珠三角為核心，建立百座以上數量的加氫站覆蓋，明確規范政府職責及相關推進部門。

5.3 加大對氫燃料電池的研發

將先進高效低耗制氫技術、先進儲氫材料、技術裝備以及氫燃料電池等關鍵性技術的研發，納入國家和省級重點研發計劃和重大專項，集聚各方力量，初步形成涵蓋制氫、儲氫、輸氫、氫安全及氫能源汽車的全流程產業技術研發體系，有針對性地建立一批重點實驗室、研發中心，培育一批從事低成本制氫、儲氫材料、氫燃料電池、氫能源汽車的生產和研發企業。鼓勵對氫能等綠色能源的研發，使用獎勵政策，增加政府高校的研發合作項目，加大專利保護力度，加強儲氫材料、催化劑、質子交換膜等關鍵技術的研發推廣，將氫燃料電池的穩定壽命提高至5 000 h 以上。提升氫能存儲技術，加快推進氫能燃料電池相關標準制定和檢測中心建設，為氫能產業集群集聚提供一流檢測平臺。

5.4 加大知識產權保護力度

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手中，中國尚未成為主導國際氫能發展的技術來源方。國外專利申請者多為實力雄厚的跨國企業，在行業內具有絕對領先的技術優勢和資本優勢，而國內專利申請者多為高校和科研院所，應用技術基礎研究能力薄弱，產品轉化速率較低。此外，以豐田、本田為首的國外跨國企業，具有很強的專利保護意識和清晰的國際專利布局戰略意圖，在很多國家都申請了相當數量的PCT 專利。相比之下，中國研發機構對專利保護意識不足，在國外申請數量較少，不利于未來市場競爭與拓展。未來要加大力度打通科研成果轉化效率，一是加強企業、高效的專利保護意識，提升參與國際市場競爭的強度，做好國際專利申請和布局，積極搶占科技創新的制高點；二是加強高校與傳統技術優勢企業的合作，結合各方優勢，促進核心技術的研發與應用，通過專利許可、專利轉讓等形式，實現技術創新成果的市場價值最大化。

5.5 制定加氫站建設標準

在氫能產業發展的過程中，目前依然面臨著“談氫色變”的問題[8]。全球學術界和產業界已形成共識，只要按照標準來發展氫能產業，安全程度是可保障的。目前氫能方面的標準已經超過21 項，但遠遠不能滿足產業發展的需求，而沒有相應基礎標準的支撐，新產品推廣就會受限。因此必須持續推動氫能產業標準化建設，一是規范加氫站申請、批準程序，促進氫能基礎設施建設，規范加氫站對公眾開放的標準；二是取消對氫能國際標準建設的限制，需要多少就立項多少；三是設立第三方論證，進一步保障氫能安全生產與使用；四是鼓勵國內、國際合作，借鑒其他產業行之有效的經驗。牽頭制定包括加氫站、車載儲氫瓶、氫能供應鏈、燃料電池在內的氫能和燃料電池產業鏈相關技術標準。

5.6 應進一步拓寬發展氫能源經濟的投融資渠道

加氫站等基礎設施配套要遠比電動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，建造一個普通的電動汽車充電樁只需花費10 萬美元，即使是特斯拉的超級充電站建造成本也僅有30 萬美元，但是建造一個氫氣燃料站卻需要花費100 萬～200 萬美元。因此，即使在美國，目前也只有50 多個氫氣燃料站，且其中將近一半集中在加州。加大財政性資金的傾斜力度，通過財政補貼、減免稅費、無息低息貸款等多元化政策，促進資本與技術深度融合，多措并舉推動氫能源經濟的發展，打造全國資源型經濟轉型發展示范區，爭當能源革命排頭兵。

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 年實現這個目標，全球所有與能源相關領域的碳排放總量要降低到當前值的一半以下。新能源成為未來趨勢已不需贅言，而氫能源作為來源廣泛的清潔能源受到廣泛關注，成為世界能源轉型的重大戰略方向之一。中國暫時能源戰略優勢明顯不足，搶先進入氫經濟是中國擺脫百年來科技和戰略落后的最佳切入點。在氫能產業鏈中，加氫站是上游制氫、運氫與下游燃料汽車應用的重要樞紐。加氫站標準化和模塊化是加氫站快速高效建設的一條重要路徑，推動氫能產業標準化建設必將為氫能與氫經濟的發展打開局面。