加氢基础设施发展现状与展望＊

于蓬，谭文娜*，王健，吕永健

（1.山东明宇新能源技术有限公司，山东 济南 250000；2.山东交通学院，山东 济南 250000；3.上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海 200090）

前言

当前，我国能源危机和环境污染问题突出，调整产业结构、提高能效的压力进一步扩大，能源的发展随之面临着一系列的问题和挑战。其中，氢能源具有无污染、零排放、噪音低、可持续、只生成水的特殊优势，被认为是新世纪重要二次能源，成为各国能源战略转移和研究的重点[1]。同时，氢能源作为二十一世纪的新能源，除了具有燃烧产物洁净、无污染等环保性和可再生性外，还具有热值高等优势。在氢能应用的众多领域中，汽车市场规模最大，氢燃料电池汽车具有环保的优势，氢燃料电池汽车的出现对优化我国能源结构调整转型升级具有基础性作用，能够显著提高我国的经济效益，并且产生巨大的生态效益。加氢站是氢能源供应的重要保障[2]。总体而言，加氢站建设将成为我国未来发展的趋势[3]。

1 加氢站

1.1 加氢站工作原理

通常，氢气加注是通过将不同来源的氢气经压缩机增压，然后储存在站内的高压储罐中，再通过氢气加气机为燃料电池汽车加注氢气，其加注流程如图1 所示[4]。实际操作中，氢气的储罐是由不同压力级别的储罐组成，先将低气压储罐进行氢气加注，使低气压储罐与车载容器达到压力平衡，再用高气压储罐进行氢气加注，以此类推，若仍未加满， 则启动压缩机增压进行氢气加注。

对于外供氢加氢站内储存氢气时，压缩机分别按高、中、低压储氢瓶组的顺序进行充入；加氢站对外向氢燃料电池汽车加注氢气时，则按低、中、高压储气瓶组的顺序进行加注[4]。

图1 加氢站工作流程示意图

1.2 加氢站类型

目前加氢站根据是否现场制氢，分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站两种[4]。

外供氢加氢站在站内无制氢装置，氢气通过长管拖车、液氢槽车或者管道运输至加氢站后，在站内进行压缩、存储、加注等步骤。如图2 所示。

图2 外供氢加氢站

站内制氢加氢站（如图3 所示）是在加氢站内配备了制氢系统，制氢后经过纯化、压缩后进行存储，通过储罐进行加注。站内制氢包括天然气制氢、甲醇重整制氢、电解水制氢等，站内制氢可以省去高额的氢气运输费，但同时也增加了整站的复杂性及建站成本和运营成本。

图3 站内制氢加氢站（水电解）

2 国内外加氢站发展情况

2.1 国外加氢站发展

（1）国外政策支持：加氢站建设是推动燃料电池汽车的成功关键，作为提供氢气给燃料电池汽车的基础设施，加氢站的数量在不断增加，据国外H2stations.org 全球加氢站统计报告中公布的数据显示，截至2017 年底，全球共有328 座加氢站，其中，欧洲有139 座、亚洲118 座、北美有68 座[5]。从全球代表性国家加氢站的建设情况来看，国外加氢站设施建设更为完善，发展迅速。目前大力发展加氢站的国家主要有日本、德国、韩国等。日本出台的主要有《新能源开发法》《节能技术开发计划》（70 年代）、《新能源引进大纲》《关于新能源利用等的促进基本方针》（90 年代），德国出台的主要有《燃料电池研究发展示范计划》（1990）、《燃料电池公共汽车示范项目》（2001）、《clean energy partership 项目》（2002）、《氢能和燃料电池技术国家创新计划》（2006）、《氢燃料和燃料电池联合技术发展计划》（2008）、 《HyCity(氢能城市）计划》（2013）、《氢和燃料电池技术2016-2016》（2016）、《Autostack Industry 项目》（2017），韩国出台的主要有《绿色新政项目》（2009）、《百万绿色家庭项目》（2010），2017年交通运输部发文自2017 年9 月到2020 年，氢燃料电池汽车高速公路通行费减半，计划将2.6 万辆公交车改为氢能源车。

（2）典型国家建设情况：日本现状截止2018 年底，已有96 座商业化加氢站投入运行。目标计划2020 年建成加氢站160 座，2025 年达到320 座，2030 年增加到900 个。如图4 所示。

图4 日本加氢站建设情况

韩国截止2018 年底，加氢站总数为16 座。到2020 年建设目标到168 座，2025 年建设目标到200 座，2030 年建设目标到500 余座。如图5 所示。

图5 韩国加氢站建设情况

德国截止2018 年底，加氢站总数为60 座。目标计划2019年建设到100 座，2023 年到400 座，2025 年计划在氢能和燃料电池技术上投资大于20 亿欧，高速路上每隔90 公里就有一座加氢站，每个城市区将至少有10 座加氢站。如图6 所示

图6 德国加氢站建设情况

2.2 国内加氢站发展

2.2.1 国内政策支持方面

随着氢能源的逐渐发展，我国在节能减排和新能源汽车产业发展规划中，对氢能和新能源汽车提供政策支持，如今，氢能产业已经发展到另一个风口，那就是加氢站的建设，国务院及各地政府也制定了一些相关政策，具体如下；

2018 年4 月，佛山市南海区人民政府印发了《佛山市南海区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法（暂行）》；2018 年11 月，中山市南头镇人民政府发布《中山市关于广东省新能源汽车充电基础设施财政补贴专项资金管理实施细则》；2018 年9 月，山东省人民政府公布了《山东省新能源产业发展规划（2018—2028 年）》；2019 年3 月，济南先行区制定《先行区促进产业发展十条政策》，最高给与建设企业900 万元建设补贴；2019 年3 月，潍坊市政府会议原则同意《关于做好全市汽车加氢站规划建设运营管理工作的意见》。

2.1.2 国内加氢站建设情况

目前国内有12 座加氢站在运营中，分别是北京永丰加氢站、上海安亭加氢站、上海驱动加氢站、郑州宇通加氢站、中山沙朗加强站、新源大连加氢站、思劳加氢站、瑞辉加氢站、丰田加氢站、南通百应加氢站、东风特气加氢站、郫都区加氢站等，主要为各个单位研发的燃料电池汽车、城市公共示范汽车提供加氢服务，虽用户量较少，但已实施全商业化运营。其中，佛山瑞辉加氢站是全国首个全商业化运营的加氢站。

2.1.3 国内加氢相关企业

加氢站主要核心设备有压缩机、储氢罐、加氢机、控制系统等，目前，加氢站所需的关键设备自主产品发展不成熟，主要依赖于国外进口，同时，国内从事核心设备研发的企业也比较少，主要有上海涡卷、北京天高、成都华气厚普、上海舜华、北京海德利森、石家庄安瑞科，这也是造成加氢站建设成本比较高主要原因。

据不完全统计，国内目前从事加氢相关企业并不多，重点约21 家，比如：上海涡卷、上海舜华、上海氢枫、上海驿蓝、中国华能、中国神华、北京久安通、北京海珀尔、北京海德利森、石家庄安瑞科、北京天高、深圳氢枫、中石油、中石化、青岛氢枫、国达新能源、安徽明天氢能等，这些企业主要分布在广东、川陕和华东，其中北京、上海和江苏地区分布企业数量比较多，从事加氢行业企业数量多的省份也是氢燃料电池发展比较快的省份[4]。

3 国内加氢站建设流程

3.1 加氢站建设流程

氢能作为一种高效、环保的新兴能源，相继氢燃料电池汽车及配套基础设施属于新兴产业，国内加氢站审批流程复杂且政策不一致，比如：在申请建设加氢站时，应申请建设在商业用地上如建设在工业用地或者其他用地，加氢站本身只能用于自身的产品或实验，则无法公开进行商业运营。这也是导致加氢站建设缓慢的因素之一。

另外，佛山市加氢站的建设是其重要的配套基础建设、管理的规定，根据佛山市等各地实际情况，借鉴有关经验做法，总结如下（如图7 所示）。

图7 国内加氢站审批流程图

4 国内加氢站发展的问题与分析

4.1 成本问题

目前我国燃料电池汽车运营车辆数目较少，燃料电池汽车未进入商业化阶段，加氢站建设的推动力不足。其次，国内从事加氢站核心设备研发的企业较少，技术不成熟，导致建站所需要的关键零部件需要进口，建设成本高。

4.2 安全问题

氢具有易燃、易爆、易泄漏等特性，从而决定了它不同于其他常规的能源，因此氢气的使用还没有普及，使用者在心理上接受存在很大问题。同时，与加氢站相关的高压氢气运输标准和燃料电池汽车充氢压力的问题也没有良好的解决方法[6]。

4.3 制度标准问题

加氢站的审批流程复杂，且无据可依。目前各地政府扶持制度不统一，加氢站布局散乱，规模效应不明显，导致过度依赖政府扶持，无政策支持地区发展较为缓慢。

5 我国加氢站建设的发展前景与展望

当前，我国将氢能作为国家能源构架中的重要组成部分，将燃料电池作为汽车行业发展的主流方向。然而，我国燃料电池车运营车辆少，氢燃料电池汽车的基础设施建设不完善，制氢、运氢、储氢、加氢等方面氢能产业链薄弱。加氢站的建设问题已成为制约氢燃料电池汽车发展的关键因素。从目前来看，国家仍需要攻克各个环节的技术难点，促进燃料电池汽车发展，加强加氢站基设施的建设，从而推动我国氢能源的健康发展。从国家层面来讲，加大加氢站的补贴力度，改变补贴形式，加强企业的技术创新，从而降低加氢站建设运营成本，完善相关政策，细化更新各类标准，完善审批流程，降低审批难度。

如今，我国加氢站的建设运营相比国外要落后很多，要解决技术的落后、高成本的投资、短期收益低以及缺乏运营经验等问题，需要各方配合运营，共同减轻各类风险，确保加氢站的安全运营。现阶段，我国加氢站领域适合局部的商业化突破，2019 年氢能被写入政府工作报告及各地政府相继推出关于氢能源的扶持政策，综合政府、产业、技术、企业等多方面，可以预计我国加氢站的建设将进入快速发展阶段。