中原地區的加氫站設施及規劃調研分析

高紅波

摘? 要：該文是關于在中原地區建立汽車加氫站的可行性研究報告。該文對氫燃料電池汽車和全球加氫站的發展以及我國加氫站的現狀和需求進行了調查分析。調查了我國目前建設加氫站的具體情況、主要分布地區、國家有關政策及各地區政府的相關政策。通過汽車發展量、分析氫燃料電池的發展狀況、在此基礎上，還討論了為中部地區加氫站提供氫源的可行性。

關鍵詞：加氫站;分布;新能源汽車;燃料電池;中原

中圖分類號：U473.4? ? 文獻標志碼：A

0 前言

隨著我國汽車擁有量爆發式的增長，汽車對能源的需求量也越來越大。但同時也隨著燃油汽車排放對氣候影響更大。由于采用氫燃料汽車非常環保，排放污染為零。世界各國為了本國經濟可持續發展，節約能源和保護環境，都紛紛建設和布局加氫站以便為氫燃料汽車提供續航能源。

1 氫燃料電池的優勢

從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。燃料電池可以使用多種燃料，包括氫氣、一氧化碳以及比較輕的碳氫化合物，氧化劑通常使用純氧或者空氣，現在運用最廣的燃料電池是氫-氧型燃料電池，簡稱氫燃料電池。

氫燃料電池優勢：能量轉換效率高。因這種裝置的基本原理是原電池反應而不涉及燃燒，因此其能量轉換效率不受“卡諾循環”的限制，理論效率可高達50%～60%，實際使用效率是普通內燃機效率的2～3倍。氫能的能量密度大。氫的發熱值為142 351 kJ/kg，除了核燃料，氫是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中熱值最高的，約是焦炭的4.5倍、酒精的3.9倍、汽油發熱值的3倍。燃料資源豐富。氫燃料電池以氫氣和氧氣作為原料，氫是自然界中存在最普遍的元素，據估計它構成了宇宙質量的75%，它主要以化合物的形態儲存于水中，而水是地球上最廣泛的物質。可以說氫資源是取之不竭的。汽車補充氫能快速。每臺氫燃料電池汽車根據其充氣量的多少可以在10 min內甚至3 min～5 min完成補充能源（氫氣）。氫燃料電池反應過程環保清潔，生成物是水，使用過程幾乎是零排放。且氫燃料電池從生產到報廢都很少產生有害物。同時氫燃料電池沒有機械傳動部件，因此沒有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。

2 加氫站分布狀況

2.1 全球加氫站分布狀況

截至2017年底，世界投入使用加氫站最多的國家是日本，公共加氫站數量為94座。其次的是德國和美國，德國建45座。目前德國氫氣價格大約是9.5歐元/kg，按照通常每kg氫跑百公里計，約花0.72元人民幣/km，這個成本與傳統車已經差別不大了。美國加氫站的數量為40座。隨著加氫站的發展普及，成本將越來越低。我國加氫站數量排第四，占全球運營數量的2.2%。

2.2 我國加氫站分布狀況

我國近兩年加氫站建設加快了速度，2006年-2016年11年共建有9座加氫站（上海世博會加氫站、廣州亞運會加氫站、深圳大運會加氫站已拆除）;2017年新建成6座加氫站，2018年新建成10座加氫站，其中6座在廣東（位于中山的沙朗加氫站;云浮的國鴻加氫站、新興加油加氫站;位于佛山的南海瑞暉加氫站、佛羅路加氫站、國聯氫能加氫站），3座在江蘇、上海（常熟的豐田加氫站、神華如皋加氫站、上海江橋加氫站），2座在遼寧（同新加氫站、撫順的新賓沐與康加氫站），2座在湖北（東風十堰加氫站、武漢中極加氫站），四川河北山東各1座（邯鄲區加氫站、張家港臨時加氫站、聊城中通加氫站）。總體南方以廣東深圳長三角區域為首在競先加速建設加氫站。

3 全球及我國政府對建設加氫站的態度

由于氫燃料電池運行必須配用加氫站，世界發達國家和我國均在攻關氫燃料電池核心工藝的同時，加快規劃建設配套的加氫站。德國已融資3.93億歐元支持氫能及燃料電池技術發展;其中55%的資金用于氫生產和運輸的基礎設施建設，計劃于2023年建立覆蓋全德的氫能汽車網絡，包括400座加氫站。日本計劃2021年3月之前建設160座加氫站、普及4萬輛FCEV。

我國在《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》里明確提出：推動車載儲氫系統以及氫制備、儲運和加注技術發展，推進加氫站建設。2018年12月15日人民日報第六版在以“促進新能源汽車產業健康發展”為主題的文章中指出：“應及時把產業化重點向燃料電池汽車拓展。”

但相比之下我國因氫燃料汽車在很多城市尚未商業化使用，加氫站建設較慢。加氫站少使氫燃料汽車運營成本提高，反過來又限制了氫燃料汽車的發展。國家由對建加氫站補貼改為對氫燃料汽車的車補，每車補貼高達50萬元。

4 各地區發展狀況

一些地方政府主要是南方地區加強了對加氫站建設的補貼。2018年4月廣東出臺《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），根據加氫站的類型以及建成時間，進行梯段式補貼。即按日加氫能力固定式加氫站350 kg～500 kg、500 kg以上，撬裝式加氫站350 kg及以上，建成年限2018年底前建成、2019年內建成、2020年-2022年內建成等依梯度分別給予150萬元～800萬元補貼。其中，日加氫能力500 kg以上，2018年12月31日前建成的新建固定式加氫站的按800萬元/個的標準進行補貼。廣東南海還對加氫站的運營進行扶持補貼，享受補貼的加氫站需按規定的加氫銷售價格標準給予符合補貼條件的氫能源車輛優惠。2018年-2019年，對加氫站銷售價格為40元及以下的氫氣給予20元/kg的補貼;2020年-2021年，對銷售價格為35元及以下的氫氣給予14元/kg的補貼;2022年度對銷售價格為30元及以下的氫氣給予9元/kg的補貼。

在此政策推動下，廣東加氫站建設發展迅猛，截止2018年底已有7座加氫站建成使用，在2019年還將在佛山、云浮新建成14座加氫站（包括加油加氫站）;張家口計劃2019年建成5座加氫站，至2020年建成21座加氫站。

反觀中原地區，加氫站的建設一開始是走在前列的。鄭州宇通加氫站早在2015年就通過驗收并試運行。鄭州宇通加氫站2018年進行了擴建，加氫能力由200 kg/d提升至1 200 kg/d，以保證鄭州氫燃料公交車的使用。據悉鄭州市計劃近兩年逐步把市內公交、出租車、物流車更換為包括氫燃料汽車在內的電動汽車，再開建2～4座加氫站，以滿足鄭州市氫燃料汽車的需求。但目前為止河南省仍是僅鄭州有一座加氫站，嚴重制約了氫燃料電池汽車在中原地區的推廣使用。

5 中原氫能資源分析

5.1 制備氫氣的途徑

目前制備氫氣的主要方式包括氯堿工業副產氫、電解水制氫、化工原料制氫（甲醇、乙醇、液氨裂解等）、石化資源制氫（石油裂解、水煤氣法等）和新型制氫方法（生物質、光化學等）。

如果使氫燃料電池車具有較強的競爭力（百公里耗氫成本較百公里耗油成本低20%以上），則氫氣成本需控制在1.3元/Nm3～1.5元/Nm3，且環保性能較好，生產的氫氣純度高，目前而言適用于大規模制取燃料電池所使用的氫氣原料，也是可實現度最高的氫氣來源。甲醇裂解和液氨裂解成本較氯堿制氫高50%左右，較化石資源制氫技術前期投資低、能耗低，較水電解法制氫單位氫成本低。

單純水電解法制氫成本最高，在2.5元/Nm3～3.5元/Nm3，但環保，且在應用水力、潮汐、風能的情況下能量轉化率高達70%以上。在與可再生能源發電緊密結合的條件下，水電解法制氫成本會不斷降低，未來將發展成為氫氣來源的主流路線。

通過比較分析以上制氫方式的成本、優劣勢，我們認為：目前氫燃料汽車較少的情況下，選擇成本低、氫氣純度較高的氯堿工業副產氫的途徑，可以滿足氫燃料汽車的需求，在未來利用可再生能源電解水制氫將成為終極能源解決方案。

5.2 中原地區氫能資源

在目前氫燃料汽車較少的情況下，選擇成本低、氫氣純度較高的氯堿工業副產氫的途徑，完全可以滿足氫燃料汽車的需求。

河南的氯堿工業如神馬氯堿化工股份有限公司、昊華宇航化工有限公司沁陽氯堿分公司、焦作市偉祺新潔能源有限公司、河南聯創化工有限公司、河南省永銀實業有限公司，主要分布在平頂山、焦作、濟源、漯河、南陽等地。

6 中原地區建汽車加氫站的選址規劃

總體來說，焦作的氯堿化工業發達，副產品氫源充足，純度高，作為化工業發達城市，采用氫燃料物流車可以就地消化本地化工副產氫，進一步促進化工業的發展，改善空氣質量，可以考慮建設加氫站。

在洛陽建加氫站，現階段氫源可以從焦作外購。洛陽是中原副中心城市，氫燃料汽車的使用必將有效促進洛陽制冷行業、電解水制氫行業、汽車制造等行業的發展，打造成為全國重要的現代裝備制造業基地和國際文化旅游名城，并推動豫西北各市的聯動發展。現階段最優的制氫和運氫方式搭配為氯堿工業副產氫+氣氫拖車運輸，其氫氣成本范圍在17.9元/kg～19.2元/kg。現階段加氫站氣氫運輸距離以（<500 km，200 km）為宜。洛陽距離焦作約100 km，氣氫運輸距離適宜，因此在洛陽建加氫站是可行的。

未來在液化氫技術達到標準且氫氣需求量規模上升（100 t/d）的情況下，可以采用站內電解水制氫或采用液氫運輸的方式運送氫氣，進一步降低氫的運輸成本。

7 建站規劃時間

燃料汽車從技術層面看走入實用也許是2-5年的時間，2020-2025年將是燃料電池快速發展期。建站耗費時間長，通常需要1-2年的時間。加氫站審批程序復雜，審批時間長，建設所需關鍵的零部件我國工藝尚達不到要求，需要從國外進口和預定，象壓縮機泵頭、加氫槍頭等，加氫槍頭更是還要提前半年向德國的weh公司預訂才能拿到產品;建成后需要數月的試運行。

8 結論

鑒于以上分析，從氫燃料汽車的發展趨勢及氫源制備等方面考慮，盡快著手在洛陽市及焦作市籌建汽車加氫站是合理可行的。如果洛陽、焦作均建立了加氫站，可有力促進氫燃料汽車向豫西北各市的輻射，有望將來與省會鄭州共同打造一個中原氫三角，加速中原地區新能源汽車產業的發展。

參考文獻

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