石化企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務(wù)有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

□ 肖 鋼 于廣欣

發(fā)展氫能對(duì)石化企業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義，并能夠發(fā)揮重要作用。石化企業(yè)需高度關(guān)注氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和面臨的瓶頸，發(fā)揮在低成本氫氣資源、基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)管理等方面的優(yōu)勢(shì)，穩(wěn)妥推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)石化企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

目前國(guó)內(nèi)氫氣的生產(chǎn)主要來源于石化企業(yè)，其具有低成本氫氣的優(yōu)勢(shì)和支持發(fā)展的條件。圖為鎮(zhèn)海煉化新建煤焦制氫裝置。萬里 攝

氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗哂星鍧崱⒏咝А踩⒖沙掷m(xù)的特點(diǎn)，被譽(yù)為未來世界能源架構(gòu)的核心。氫以燃料電池方式將化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化為電能，可廣泛用于交通（汽車、船等）和儲(chǔ)能等能量提供體系，以及氫應(yīng)用于二氧化碳轉(zhuǎn)化、清潔能源等低碳減排，特別是氫燃料電池汽車作為一種理想的車型，將迎來發(fā)展的廣闊空間，并對(duì)交通能源的生產(chǎn)與消費(fèi)產(chǎn)生較大影響。因此，石化企業(yè)對(duì)發(fā)展氫能要高度重視，作為戰(zhàn)略發(fā)展的機(jī)遇考量。

發(fā)展氫能具有重要戰(zhàn)略意義

石化企業(yè)是交通用燃料的主要服務(wù)商，交通出行低碳化為企業(yè)帶來挑戰(zhàn)也創(chuàng)造了新的機(jī)遇。石化企業(yè)是石油基液體燃料的主要生產(chǎn)和供應(yīng)商，石油基液體燃料具有能量密度高、容易運(yùn)輸和儲(chǔ)存、已形成完善的基礎(chǔ)設(shè)施等優(yōu)勢(shì)，成就了以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的交通工具運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)代化，改變了人們的生產(chǎn)、生活方式，是目前最主要的車用燃料。應(yīng)對(duì)氣候變化，車用動(dòng)力綠色化、低碳化的要求，電動(dòng)汽車、燃料電池汽車技術(shù)逐步成熟，大大推進(jìn)了其商業(yè)化推廣的水平，成本預(yù)期大幅下降。隨著各國(guó)紛紛出臺(tái)燃油汽車禁售規(guī)劃，又進(jìn)一步提升了發(fā)展電動(dòng)汽車、燃料電池汽車技術(shù)的動(dòng)力，充電、加氫的多元能源提供是發(fā)展綜合性能源公司的必需選擇。

氫燃料電池車歸屬于電動(dòng)車，發(fā)展前景可期。2018年12月出臺(tái)的《汽車產(chǎn)業(yè)投資管理規(guī)定》明確了純電動(dòng)汽車投資項(xiàng)目是指以電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的汽車投資項(xiàng)目，包括純電動(dòng)汽車（含增程式電動(dòng)汽車）、燃料電池汽車等，明確了燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)定位。同時(shí)，加強(qiáng)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也提上了日程，為在交通領(lǐng)域大力發(fā)展氫能及燃料電池提供了最新的導(dǎo)向，需要高度關(guān)注其產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，其發(fā)展帶來的供氫服務(wù)、汽車制造、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等產(chǎn)業(yè)鏈投資規(guī)模大、涉及面廣，需要掌握發(fā)展機(jī)遇。

石化企業(yè)在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈具有發(fā)揮重要作用的優(yōu)勢(shì)。石化企業(yè)需要及時(shí)應(yīng)對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展帶來的變革性影響，針對(duì)氫能現(xiàn)階段在低成本供氫、儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、油（氣）氫合建加氫站安全及標(biāo)準(zhǔn)、綠色氫氣開發(fā)等行業(yè)迫切需要解決的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，發(fā)揮國(guó)有大企業(yè)在能源領(lǐng)域的技術(shù)、管理、運(yùn)營(yíng)等優(yōu)勢(shì)和重要作用，培育市場(chǎng)、提前布局，引領(lǐng)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，在未來能源轉(zhuǎn)型中起到關(guān)鍵作用。

石化企業(yè)發(fā)展氫能有優(yōu)勢(shì)

石化企業(yè)在保障國(guó)家能源方面發(fā)揮骨干作用。隨著大氣治理要求和成品油質(zhì)量升級(jí)，國(guó)內(nèi)各大煉油廠都在進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)改造，各種加氫工藝應(yīng)用越來越廣，新建煉油廠大多選擇了全加氫工藝路線。氫氣已成為各煉油廠不可缺少的重要資源，在生產(chǎn)運(yùn)行中占有舉足輕重的地位。增加氫氣產(chǎn)量、降低氫氣成本、采用綠色低碳?xì)錃庖呀?jīng)成為共同追求的目標(biāo)。

氫能發(fā)展初期，石化企業(yè)具有低成本氫氣的優(yōu)勢(shì)和支持發(fā)展的條件。根據(jù)中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，目前國(guó)內(nèi)氫氣的生產(chǎn)主要來源于石化企業(yè)，每年煤氣化制氫1000萬噸、天然氣制氫300萬噸、石油制氫300萬噸、工業(yè)副產(chǎn)氫800萬噸、電解水制氫100萬噸。石化企業(yè)制氫主要采用煤氣化制氫和天然氣制氫，新投產(chǎn)的年千萬噸煉油、百萬噸乙烯裝置，年氫氣需求約15萬噸。從氫能的發(fā)展角度看，低成本、穩(wěn)定的氫氣來源還是石化行業(yè)副產(chǎn)氫、制氫裝置，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，是發(fā)展氫能及燃料電池車的穩(wěn)定保障。

石化企業(yè)發(fā)展氫能具有地域、技術(shù)和管理優(yōu)勢(shì)。氫能產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，包含制氫、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、應(yīng)用，與交通燃料燃油、天然氣供應(yīng)模式高度符合，石化企業(yè)在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展上具有先天優(yōu)勢(shì)。主要體現(xiàn)在：一是在全國(guó)科學(xué)規(guī)劃分布的石化基地提供了現(xiàn)成的氫資源，地域優(yōu)勢(shì)明顯，集中制氫輻射面積大，成本低；二是全國(guó)網(wǎng)絡(luò)化的加油、加氫站及管網(wǎng)，靠近消費(fèi)端，為發(fā)展制約氫能發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施提供了有力的依托；三是石化企業(yè)在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、使用、標(biāo)準(zhǔn)、安全等方面具有非常突出的技術(shù)和管理優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)闅淠艿姆€(wěn)定發(fā)展提供有力保障。

要重視氫能發(fā)展瓶頸

目前氫能及氫燃料電池車示范應(yīng)用進(jìn)展顯著，國(guó)內(nèi)外知名石油公司已將氫能列入綠色發(fā)展戰(zhàn)略，但氫能及氫燃料電池車規(guī)模發(fā)展面臨技術(shù)與成本瓶頸，主要存在氫燃料電池成本高、加氫站設(shè)施薄弱、終端用氫成本高、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺乏等瓶頸，石化行業(yè)進(jìn)入氫能產(chǎn)業(yè)需要認(rèn)真分析。

技術(shù)因素導(dǎo)致制造氫燃料電池成本較高，需要高度關(guān)注。一方面，電堆技術(shù)的瓶頸導(dǎo)致氫燃料電池系統(tǒng)成本較高，氫燃料電池系統(tǒng)由電堆、供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部件共同構(gòu)成，電堆是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的核心部件，電堆成本占?xì)淙剂想姵叵到y(tǒng)總成本的60%左右。造成電堆成本居高的主要因素包括膜電極、電堆加工制造過程及使用環(huán)境要求。另一方面，氫燃料電池車成本較高限制了商業(yè)化銷售規(guī)模，由電堆、氫瓶和空壓機(jī)等主要部件組成的燃料電池系統(tǒng)是氫燃料電池車的核心，目前成本高。根據(jù)美國(guó)能源部的數(shù)據(jù)，燃料電池系統(tǒng)約占?xì)淙剂想姵剀嚦杀镜?0%，目前氫燃料電池車尚未規(guī)模化生產(chǎn)，市場(chǎng)銷量有限，成本還有大幅下降的空間。

氫燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)成

加氫站仍面臨產(chǎn)業(yè)初期加注車輛的數(shù)量規(guī)模及設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的限制。一方面加氫站的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)仍面臨產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的困難，長(zhǎng)三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域的地方政府出臺(tái)氫燃料電池車規(guī)劃，要求同步建設(shè)加氫站；新建加氫站及將現(xiàn)有加油站改造為加油加氫站難度較大，新建加氫站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要采用《GB50516-2010加氫站技術(shù)規(guī)范》，其對(duì)氫氣儲(chǔ)運(yùn)安全和建站選址條件的要求較高，依托現(xiàn)有加油站設(shè)施進(jìn)行改造困難較大，特別是在大城市、人口密集地區(qū)問題更加突出；加氫站的網(wǎng)絡(luò)布局與氫燃料電池車的市場(chǎng)規(guī)模依然是產(chǎn)業(yè)初期互相掣肘的因素，加注車輛較少，限制了加氫站的良性滾動(dòng)發(fā)展。另一方面，加氫站關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化還面臨瓶頸，加氫站的氫氣壓縮機(jī)、加注機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備目前需要進(jìn)口，其中設(shè)備投資占加氫站總投資的58%左右，加注量1000公斤/天的35兆帕加氫站建設(shè)成本高達(dá)1550萬元，高出加油站數(shù)倍。

終端用氫成本高，綠色制氫、制儲(chǔ)運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)亟待突破，是石化產(chǎn)業(yè)供應(yīng)氫氣需要重點(diǎn)開展的工作。一方面，雖然石化制氫成本較低，但氫燃料電池車的用氫成本包括從制、儲(chǔ)、運(yùn)到加注的全過程成本，目前氫燃料價(jià)格約60元/公斤，高于化石燃油，與傳統(tǒng)燃油車相比，氫燃料電池車百公里消耗的燃料費(fèi)用要高于燃油車，根據(jù)國(guó)內(nèi)示范項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)初步估算，氫燃料電池車的燃料費(fèi)用約為燃油車的1.8倍。另一方面，化石能源制氫二氧化碳排放量大，綠色、低成本制氫技術(shù)是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，利用可再生能源制取低成本氫氣是業(yè)界一直瞄準(zhǔn)的方向和攻關(guān)重點(diǎn)，最終目標(biāo)是氫氣價(jià)格與化石燃油價(jià)格持平。質(zhì)子交換膜（PEM）水電解制氫技術(shù)具有效率高、氫氣純度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，是重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)，但目前面臨采用鉑催化劑、電耗高而導(dǎo)致的制氫成本較高問題。突破鉑催化劑、電堆等關(guān)鍵技術(shù)，提高電流密度、系統(tǒng)能效、產(chǎn)氫量、降低投資是PEM制氫技術(shù)的重點(diǎn)開發(fā)方向。還有缺乏儲(chǔ)運(yùn)規(guī)范，導(dǎo)致氫燃料只能以氣態(tài)方式運(yùn)輸，限制了加氫站的技術(shù)選擇，液氫儲(chǔ)運(yùn)在國(guó)內(nèi)僅用于航天軍工領(lǐng)域，商用加氫站未有液氫供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，固體和有機(jī)液體儲(chǔ)氫尚未成熟，限制了加氫站供氫的選擇，不利于降低終端用氫成本。

煤制氫、天然氣制氫成本

做好總體規(guī)劃發(fā)展氫能

做好總體規(guī)劃，結(jié)合石化企業(yè)產(chǎn)業(yè)布局，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。充分發(fā)揮石化企業(yè)布局的輻射范圍廣、基礎(chǔ)設(shè)施完善、技術(shù)管理完善等優(yōu)勢(shì)，利用低成本氫氣資源，靠近京津冀、長(zhǎng)三角、大灣區(qū)、海南自貿(mào)區(qū)等氫燃料電池車發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，積極支持氫能及氫燃料電池車行業(yè)發(fā)展，發(fā)揮主導(dǎo)和主角作用，特別是加強(qiáng)氫能初期的支持。以示范項(xiàng)目為切入點(diǎn)，點(diǎn)線面布局相結(jié)合，穩(wěn)妥發(fā)展氫能業(yè)務(wù)。規(guī)劃好加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)布局，依托現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施降低用氫整體費(fèi)用，創(chuàng)造良好氫能生態(tài)環(huán)境。

加強(qiáng)氫能關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究，支撐和引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。開展制儲(chǔ)運(yùn)和加氫站等氫能產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、降低用氫成本，進(jìn)行可再生能源水電解制氫、與煉油化工結(jié)合的集成技術(shù)開發(fā)，跟蹤太陽(yáng)能制氫等前沿技術(shù)。加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究制定，關(guān)注氫燃料電池產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為推動(dòng)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持和保障。

積極參加國(guó)內(nèi)外企業(yè)、組織的合作，協(xié)同發(fā)展。加入國(guó)內(nèi)外氫能與燃料電池組織或產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策、標(biāo)準(zhǔn)、上下游協(xié)同等方面掌握發(fā)展趨勢(shì)和主動(dòng)權(quán)。與知名石油公司、氣體公司、科研院所、物流企業(yè)、城市公交集團(tuán)、氫燃料電池制造企業(yè)等優(yōu)勢(shì)企業(yè)合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)共同培育市場(chǎng)、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。