我國加氫站發展現狀綜述及問題分析

段志祥* 管 堅 石 坤

（中國特種設備檢測研究院）

0 引言

氫能是最具發展潛力的二次能源[1]，可為氫燃料電池汽車提供動力，也是清潔能源的重要組成部分。加氫站是氫能利用過程中重要的一環。合理布局建設加氫站，可以促進燃料電池汽車以及氫能產業迅速發展。目前我國加氫站主要分布于經濟發達地區（如長三角、珠三角等），并多以內部試驗和測試用途為主，對外運營的加氫站較少，其加注壓力一般為35 MPa[2]。根據2018年發布的《汽車產業中長期發展規劃》，到2025年，將會有5萬輛氫燃料電池汽車，加氫站則不少于500座。

本文從我國加氫站工藝設備、標準體系、審批流程、氫能產業鏈條以及核心技術等方面的發展現狀出發，分析我國加氫站發展所面臨的主要問題，并提出了我國加氫站的發展建議。

1 加氫站發展現狀

1.1 加氫站工藝設備現狀

1.1.1 加氫站分類

按照氫氣來源分，加氫站可分為外供氫、站內制氫；按加注壓力分，可分為35 MPa， 70 MPa；按照是否可移動分，可分為固定式、撬裝式、移動式；按照儲氫方式分，則可分為氣氫、液氫、固態儲氫和其他類別。

1.1.2 儲氫方式

儲氫方式一般分為化學儲氫（有機液體儲氫）、物理儲氫、吸附（固態）儲氫。物理儲氫包括高壓氣態儲氫和液態儲氫。幾種儲氫方式的對比可見表1[4]。

表1 幾種典型儲氫方式對比

1.1.3 加氫站工藝流程

不同氫源的加氫站示意簡圖可見圖1。目前加氫站一般采用長管拖車外供、高壓儲存氣氫，工藝流程如圖2所示。

圖1 不同氫源加氫站示意簡圖

圖2 當前典型加氫站工藝示意圖

1.1.4 氫壓縮機

氫壓縮機的主要目的是將來自長管拖車、管道或緩沖罐的氫氣壓縮至高壓狀態，再送往儲氫容器或加氫機。根據流量、吸氣及排氣壓力，選擇合適類型的氫壓縮機。目前加氫站使用的壓縮機主要為隔膜式、離子式和液驅式壓縮機。

1.1.5 儲存裝置

加氫站的儲存裝置一般采用儲氫瓶組和高壓儲氫罐。

（1）氣氫儲罐

氣氫儲罐目前主要有兩種，一種為按照國家標準GB/T 26466—2011《固定式高壓儲氫用鋼帶錯繞式容器》[4]制造的鋼帶錯繞高壓儲氫容器；另一種為多層包扎式高壓儲氫容器。

（2）儲氫瓶組

儲氫瓶組由多個大容積無縫鋼質氣瓶或瓶式容器組成，自2010年開始應用于國內，但該產品目前缺乏相應的國家或行業標準。

（3）液氫儲罐

國內目前尚且沒有液氫儲罐應用于民用加氫站。但隨著氫液化技術的國產化，液氫儲罐使用會越來越廣泛。

為了滿足車用儲氫氣瓶35 MPa和70 MPa壓力的加注要求，加氫站的高壓儲氫裝置壓力分別應達到45 MPa和87.5 MPa。儲氫裝置需要考慮材料抗氫脆性能、材料的抗疲勞性能、使用壽命和定期檢驗等參數。目前市場監督管理總局正在組織制定專門針對加氫站用儲氫裝置的設計、安裝、運行的管理技術要求。

1.1.6 加注

加氫機由質量流量計、液晶顯示屏、順序控制系統、加氣軟管、加氫槍、防拉脫裝置和安全保護系統等部分組成。整機防爆等級為IIC T4，通常加氫流量＜3.6 kg/min。

加注協議一般采用SAE J2601。加注壓力一般為35 MPa和70 MPa。相比35 MPa氫氣加注，在70 MPa條件下氫氣加注需滿足更高要求，參照SAE J2601標準，氫氣在加注前需要預冷卻，最低冷卻至-40 ℃，加氫站還須配備制冷機和換熱器。

1.2 加氫站標準現狀

我國加氫站現行的主要標準可見表2。近年來我國氫能發展速度較快，我國在涉及加氫站的某些環節的標準未能跟上行業發展的步伐，部分標準仍未出臺[5]，如液氫運輸、高壓儲氫、液氫儲存設備標準等。加氫站加注協議采用SAE J2601，尚無中國的加注協議標準。在運營過程中，加氫站資質許可條件、加氫站關鍵設備的檢測監測、加氫站安全運營管理等方面的規范具體實施還處于發展階段。涉及到加氫站具體安全要求、操作流程等的規范還不完善，尚無統一的標準規范，我國亟需建立加氫站安全運行管理方面的標準體系。

表2 加氫站相關標準列表

1.3 加氫站規劃審批現狀

目前我國加氫站的規劃審批已有一些成功經驗，但仍存在流程不規范、不統一，管理部門不明等問題。

1.3.1 管理歸屬有爭議

立項審批是加氫站建設的第一個重要環節。當前，我國還沒有發布關于加氫站審批程序的管理規定。部分已建成加氫站的城市，如武漢、佛山等地制定了加氫站的地方管理辦法。審批過程中出現的問題主要包括：對氫能管理歸屬不明、審批過程繁瑣等。按照危化品管理，氫氣還是按照能源來管理，目前爭議頗大。如果按危化品管理，建站審批流程復雜，準入條件較嚴格；如果按照能源管理，建站的審批程序相對簡單，但在安全方面需增加更多要求。部分發達國家一般把氫能作為一種特定能源來管理。

1.3.2 主管部門不清晰

《關于落實〈政府工作報告〉重點工作部門分工的意見》（國發〔2019〕8號）確定“推動充電、加氫等設施建設”的工作，由財政部、工信部、發改委、商務部、交通部、住建部、能源局等部門按職責分工負責。但當前全國各地加氫站的主管部門并不明確。如，廣東省的加氫站設計、建設及運營的管理由省住建廳負責；而武漢經濟技術開發區（漢南區）的加氫站項目準入管理則由行政審批局負責。

1.3.3 行政許可要求不統一

加氫站的許可證書管理要求各地不一致。例如，佛山市根據《加氫站管理辦法》要求，在加氫站投入使用前需取得《加氫站經營許可證》；武漢經濟技術開發區（漢南區）根據《加氫站審批及管理暫行辦法》，加氫站須參照《城鎮燃氣管理條例》，取得《燃氣經營許可證》后方可運營。

1.3.4 缺乏加氫站規劃布局

根據GB/T 34584—2017《加氫站安全技術規范》[6]規定，加氫站選址應符合城鎮規劃，但當前全國各地均未就加氫站選址出臺具體的規劃方案。

1.3.5 審批程序不清晰

審批程序涉及的主管部門較多。以佛山（云浮）《加氫站管理辦法》為例，涉及的主管部門多達十個，在項目選址、用地、立項、規劃等審批以及報建等環節都需要審批各種項目，由于缺乏明確的管理辦法，一般審批時間都較長。

明確立項審批的程序，可促進加氫站快速建設。目前，審批程序繁瑣和不規范是加氫站發展緩慢的一個重要原因。

1.4 加氫站供應體系現狀

當前大多數加氫站沒有實現商業化運營，一方面是因為氫能供應體系尚未形成，另一方面是因為燃料電池汽車仍沒有大規模推廣。

我國每年潛在的工業副產氫超過1 000億m3,發展潛力巨大無比，急迫地需要有更好的儲運方式。但工業副產氫主要用于燃料電池汽車，需要對其進行提純。水電解的價格受制于電費；天然氣重整和甲醇裂解制氫的價格相近，是目前主要的制氫手段；煤制氫成本最低，但是規模要求大，成型慢。受多方面因素影響，目前加氫站的氫源基本為外供，站內制氫很少。目前國內的氫源分布不均，有氫源但氫燃料電池汽車沒能推廣的地區，氫能也無法得到很好的利用。

工業副產氫是加氫站用氫的重要來源。但氫提純企業較少，產量不足，車用高純氫價格較高。當前氫氣一般采用長管拖車或氣瓶集裝格運輸，且壓力較低（通常為20 MPa），運輸成本較高。雖然不少地方政府出臺了加氫站補貼措施，但建站費用高，而且即使加氫站具備運營條件，燃料電池汽車數量及加注頻率有限，維持加氫站正常運營也較為困難。

1.5 關鍵技術現狀

加氫站建設費用較高，設備成本占總成本一半以上[7]。建站成本居高不下的主要原因是核心技術沒有實現突破，關鍵設備主要依賴進口，加氫站相關設備也沒有實現產業化。儲氫裝置也是建設加氫站的關鍵問題，其購置費也是加氫站的主要投資成本。國內企業能生產出符合法規、安全、可靠、經濟的儲氫設備，是加氫站長期可持續發展的重要條件。

供氫關鍵技術有待發展。電解水制氫、太陽能光解水制氫成本較高，技術尚待突破；工業副產氫提純技術發展緩慢；站內制氫技術尚不成熟；采用長管拖車輸送氫氣的效率較低，輸送效率有很大的提升空間；液氫儲運的經濟性更好，但液氫制取、儲運等技術還沒有實現民用，且與國際水平相差較大；加氫站的核心裝備氫壓縮機、加氫機等仍以進口為主。相比于日本、歐美地區汽車普遍已實現70 MPa加注壓力的情況，我國氫燃料電池汽車車載儲氫系統仍以35 MPa為主。當前，加氫站技術自主創新和研發，還需要走很長一段路。

2 加氫站發展趨勢與建議

2.1 完善加氫站標準體系與管理體系

學習借鑒國外加氫站相關標準，制定和完善適合我國具體國情的加氫站審批、建設、運營、安全管理的法規標準體系。優化加氫站工藝控制，規范加氫站的操作流程，提高安全監測與安全防護能力，保障儲氫、用氫過程安全。建立加氫站監測預警平臺，對加氫站運行狀態進行實時動態監測；做好應急預案，及時應對各種突發情況；構建監管體系，保障加氫站安全運行。

2.2 規范加氫站建站審批流程

國家尚無明確的審批流程，各地的相關部門均在探索。審批流程一般包括：項目選址和立項階段、報建階段。從國家層面考慮，在充分調研并結合現有的審批管理辦法后，出臺全國統一的、能有效實施的加氫站審批管理規定。由于氣體性質相似，建議可參照《燃氣車輛加氣站》的審批流程來制定加氫站的審批流程。同時精簡審批環節，建議將性質相同或類似的環節合并，如立項環節中的選址和核準，報建環節中的各種審查等。

2.3 構建氫能產業良好生態環境

推廣風電、水電等可再生能源制氫技術，建設以制氫企業為中心的加氫站網絡，推進液氫儲存型加氫站等具有未來發展趨勢的加氫站建設進程。通過提高充裝壓力（如將加注壓力從35 MPa提升到70 MPa），研發液氫加氫站或者深冷高壓充裝加氫站，實現更高的氫能利用率，提升氫運輸和加注效率。

做好加氫站網絡布局，滿足氫燃料電池汽車的出行需求。研究氫油合建站和氫電合建站模式，充分發揮網點優勢，提高土地利用率，減少立項審批中的規劃、布局等環節。在燃料電池儲能和分布式發電等領域，開發氫能利用的多樣場景。建立良好的氫能產業生態環境，加速加氫站規模化、產業化進程。

2.4 實現關鍵技術國產化

加氫站規模化發展的關鍵在于技術和設備國產化，重點需突破液氫制取儲存技術，75 MPa以上高壓儲氫技術，提高氣氫容器儲氫壓力，實現液氫儲運關鍵裝備國產化目標。聚焦制約加氫站發展的關鍵技術并開展攻關，如氫壓縮機、加氫機關鍵技術，研發加氫站工藝設備，實現加氫站關鍵設備自主生產，降低建站及運營的成本。

3 結論

從加氫站工藝設備、標準體系、審批流程、全產業鏈及核心技術等方面對我國加氫站發展現狀進行了綜述，剖析討論了加氫站發展過程中存在的問題。提出了促進我國加氫站發展的建議，并分析了我國加氫站的發展趨勢，得出如下結論:

（1） 目前我國的氫能產業還處于發展初期，加氫站技術設備國產化率不高；

（2） 加氫站審批流程還不規范，急需出臺統一的規范性文件；

（3） 需從氫制取、儲運、加氫、氫利用全鏈條的各個環節共同推進，氫能才能實現良性、健康發展；

（4） 關鍵技術裝備國產化和完善加氫站標準體系，是我國加氫站未來快速發展的重要保障。