加氫基礎設施發展現狀與展望＊

于蓬，譚文娜*，王健，呂永健

（1.山東明宇新能源技術有限公司，山東 濟南 250000；2.山東交通學院，山東 濟南 250000；3.上海汽車集團股份有限公司技術中心，上海 200090）

前言

當前，我國能源危機和環境污染問題突出，調整產業結構、提高能效的壓力進一步擴大，能源的發展隨之面臨著一系列的問題和挑戰。其中，氫能源具有無污染、零排放、噪音低、可持續、只生成水的特殊優勢，被認為是新世紀重要二次能源，成為各國能源戰略轉移和研究的重點[1]。同時，氫能源作為二十一世紀的新能源，除了具有燃燒產物潔凈、無污染等環保性和可再生性外，還具有熱值高等優勢。在氫能應用的眾多領域中，汽車市場規模最大，氫燃料電池汽車具有環保的優勢，氫燃料電池汽車的出現對優化我國能源結構調整轉型升級具有基礎性作用，能夠顯著提高我國的經濟效益，并且產生巨大的生態效益。加氫站是氫能源供應的重要保障[2]。總體而言，加氫站建設將成為我國未來發展的趨勢[3]。

1 加氫站

1.1 加氫站工作原理

通常，氫氣加注是通過將不同來源的氫氣經壓縮機增壓，然后儲存在站內的高壓儲罐中，再通過氫氣加氣機為燃料電池汽車加注氫氣，其加注流程如圖1 所示[4]。實際操作中，氫氣的儲罐是由不同壓力級別的儲罐組成，先將低氣壓儲罐進行氫氣加注，使低氣壓儲罐與車載容器達到壓力平衡，再用高氣壓儲罐進行氫氣加注，以此類推，若仍未加滿， 則啟動壓縮機增壓進行氫氣加注。

對于外供氫加氫站內儲存氫氣時，壓縮機分別按高、中、低壓儲氫瓶組的順序進行充入；加氫站對外向氫燃料電池汽車加注氫氣時，則按低、中、高壓儲氣瓶組的順序進行加注[4]。

圖1 加氫站工作流程示意圖

1.2 加氫站類型

目前加氫站根據是否現場制氫，分為外供氫加氫站和站內制氫加氫站兩種[4]。

外供氫加氫站在站內無制氫裝置，氫氣通過長管拖車、液氫槽車或者管道運輸至加氫站后，在站內進行壓縮、存儲、加注等步驟。如圖2 所示。

圖2 外供氫加氫站

站內制氫加氫站（如圖3 所示）是在加氫站內配備了制氫系統，制氫后經過純化、壓縮后進行存儲，通過儲罐進行加注。站內制氫包括天然氣制氫、甲醇重整制氫、電解水制氫等，站內制氫可以省去高額的氫氣運輸費，但同時也增加了整站的復雜性及建站成本和運營成本。

圖3 站內制氫加氫站（水電解）

2 國內外加氫站發展情況

2.1 國外加氫站發展

（1）國外政策支持：加氫站建設是推動燃料電池汽車的成功關鍵，作為提供氫氣給燃料電池汽車的基礎設施，加氫站的數量在不斷增加，據國外H2stations.org 全球加氫站統計報告中公布的數據顯示，截至2017 年底，全球共有328 座加氫站，其中，歐洲有139 座、亞洲118 座、北美有68 座[5]。從全球代表性國家加氫站的建設情況來看，國外加氫站設施建設更為完善，發展迅速。目前大力發展加氫站的國家主要有日本、德國、韓國等。日本出臺的主要有《新能源開發法》《節能技術開發計劃》（70 年代）、《新能源引進大綱》《關于新能源利用等的促進基本方針》（90 年代），德國出臺的主要有《燃料電池研究發展示范計劃》（1990）、《燃料電池公共汽車示范項目》（2001）、《clean energy partership 項目》（2002）、《氫能和燃料電池技術國家創新計劃》（2006）、《氫燃料和燃料電池聯合技術發展計劃》（2008）、 《HyCity(氫能城市）計劃》（2013）、《氫和燃料電池技術2016-2016》（2016）、《Autostack Industry 項目》（2017），韓國出臺的主要有《綠色新政項目》（2009）、《百萬綠色家庭項目》（2010），2017年交通運輸部發文自2017 年9 月到2020 年，氫燃料電池汽車高速公路通行費減半，計劃將2.6 萬輛公交車改為氫能源車。

（2）典型國家建設情況：日本現狀截止2018 年底，已有96 座商業化加氫站投入運行。目標計劃2020 年建成加氫站160 座，2025 年達到320 座，2030 年增加到900 個。如圖4 所示。

圖4 日本加氫站建設情況

韓國截止2018 年底，加氫站總數為16 座。到2020 年建設目標到168 座，2025 年建設目標到200 座，2030 年建設目標到500 余座。如圖5 所示。

圖5 韓國加氫站建設情況

德國截止2018 年底，加氫站總數為60 座。目標計劃2019年建設到100 座，2023 年到400 座，2025 年計劃在氫能和燃料電池技術上投資大于20 億歐，高速路上每隔90 公里就有一座加氫站，每個城市區將至少有10 座加氫站。如圖6 所示

圖6 德國加氫站建設情況

2.2 國內加氫站發展

2.2.1 國內政策支持方面

隨著氫能源的逐漸發展，我國在節能減排和新能源汽車產業發展規劃中，對氫能和新能源汽車提供政策支持，如今，氫能產業已經發展到另一個風口，那就是加氫站的建設，國務院及各地政府也制定了一些相關政策，具體如下；

2018 年4 月，佛山市南海區人民政府印發了《佛山市南海區促進加氫站建設運營及氫能源車輛運行扶持辦法（暫行）》；2018 年11 月，中山市南頭鎮人民政府發布《中山市關于廣東省新能源汽車充電基礎設施財政補貼專項資金管理實施細則》；2018 年9 月，山東省人民政府公布了《山東省新能源產業發展規劃（2018—2028 年）》；2019 年3 月，濟南先行區制定《先行區促進產業發展十條政策》，最高給與建設企業900 萬元建設補貼；2019 年3 月，濰坊市政府會議原則同意《關于做好全市汽車加氫站規劃建設運營管理工作的意見》。

2.1.2 國內加氫站建設情況

目前國內有12 座加氫站在運營中，分別是北京永豐加氫站、上海安亭加氫站、上海驅動加氫站、鄭州宇通加氫站、中山沙朗加強站、新源大連加氫站、思勞加氫站、瑞輝加氫站、豐田加氫站、南通百應加氫站、東風特氣加氫站、郫都區加氫站等，主要為各個單位研發的燃料電池汽車、城市公共示范汽車提供加氫服務，雖用戶量較少，但已實施全商業化運營。其中，佛山瑞輝加氫站是全國首個全商業化運營的加氫站。

2.1.3 國內加氫相關企業

加氫站主要核心設備有壓縮機、儲氫罐、加氫機、控制系統等，目前，加氫站所需的關鍵設備自主產品發展不成熟，主要依賴于國外進口，同時，國內從事核心設備研發的企業也比較少，主要有上海渦卷、北京天高、成都華氣厚普、上海舜華、北京海德利森、石家莊安瑞科，這也是造成加氫站建設成本比較高主要原因。

據不完全統計，國內目前從事加氫相關企業并不多，重點約21 家，比如：上海渦卷、上海舜華、上海氫楓、上海驛藍、中國華能、中國神華、北京久安通、北京海珀爾、北京海德利森、石家莊安瑞科、北京天高、深圳氫楓、中石油、中石化、青島氫楓、國達新能源、安徽明天氫能等，這些企業主要分布在廣東、川陜和華東，其中北京、上海和江蘇地區分布企業數量比較多，從事加氫行業企業數量多的省份也是氫燃料電池發展比較快的省份[4]。

3 國內加氫站建設流程

3.1 加氫站建設流程

氫能作為一種高效、環保的新興能源，相繼氫燃料電池汽車及配套基礎設施屬于新興產業，國內加氫站審批流程復雜且政策不一致，比如：在申請建設加氫站時，應申請建設在商業用地上如建設在工業用地或者其他用地，加氫站本身只能用于自身的產品或實驗，則無法公開進行商業運營。這也是導致加氫站建設緩慢的因素之一。

另外，佛山市加氫站的建設是其重要的配套基礎建設、管理的規定，根據佛山市等各地實際情況，借鑒有關經驗做法，總結如下（如圖7 所示）。

圖7 國內加氫站審批流程圖

4 國內加氫站發展的問題與分析

4.1 成本問題

目前我國燃料電池汽車運營車輛數目較少，燃料電池汽車未進入商業化階段，加氫站建設的推動力不足。其次，國內從事加氫站核心設備研發的企業較少，技術不成熟，導致建站所需要的關鍵零部件需要進口，建設成本高。

4.2 安全問題

氫具有易燃、易爆、易泄漏等特性，從而決定了它不同于其他常規的能源，因此氫氣的使用還沒有普及，使用者在心理上接受存在很大問題。同時，與加氫站相關的高壓氫氣運輸標準和燃料電池汽車充氫壓力的問題也沒有良好的解決方法[6]。

4.3 制度標準問題

加氫站的審批流程復雜，且無據可依。目前各地政府扶持制度不統一，加氫站布局散亂，規模效應不明顯，導致過度依賴政府扶持，無政策支持地區發展較為緩慢。

5 我國加氫站建設的發展前景與展望

當前，我國將氫能作為國家能源構架中的重要組成部分，將燃料電池作為汽車行業發展的主流方向。然而，我國燃料電池車運營車輛少，氫燃料電池汽車的基礎設施建設不完善，制氫、運氫、儲氫、加氫等方面氫能產業鏈薄弱。加氫站的建設問題已成為制約氫燃料電池汽車發展的關鍵因素。從目前來看，國家仍需要攻克各個環節的技術難點，促進燃料電池汽車發展，加強加氫站基設施的建設，從而推動我國氫能源的健康發展。從國家層面來講，加大加氫站的補貼力度，改變補貼形式，加強企業的技術創新，從而降低加氫站建設運營成本，完善相關政策，細化更新各類標準，完善審批流程，降低審批難度。

如今，我國加氫站的建設運營相比國外要落后很多，要解決技術的落后、高成本的投資、短期收益低以及缺乏運營經驗等問題，需要各方配合運營，共同減輕各類風險，確保加氫站的安全運營。現階段，我國加氫站領域適合局部的商業化突破，2019 年氫能被寫入政府工作報告及各地政府相繼推出關于氫能源的扶持政策，綜合政府、產業、技術、企業等多方面，可以預計我國加氫站的建設將進入快速發展階段。