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零排放的氢能，加你不容易

微言创新 · 公众号 · · 2018-05-15 21:07

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| 编者按

氢能是一种能量密度很高的清洁可再生能源，理论上可以广泛应用于各种动力设备，但难以常温常压储存是其发展的一个重要瓶颈。氢燃料电池车已经开始商业化，加氢站的建设也提上了日程。

氢燃料电池车，即FCEV(Fuel Cell Vehicle)，是通过氢与空气中的氧的化学反应产生电力, 驱动电动机来行驶的汽车。氢气的获取来源广泛，主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。氢燃料汽车可以做到零二氧化碳排放，排出的废物只有水，也可以回收利用再次分解成氢。因此，氢燃料是公认的清洁能源。

正如燃油汽车上路需要建加油站一样，氢燃料汽车要真正走入现实生活，也需要配套建设加氢站。

加氢站国内外市场动态信息

1、国际市场动态

截止到2017年8月，全球正在运营的加氢站共有283座。其中，112座位于欧洲，109座位于亚洲，1座位于澳大利亚，2座位于南美，59座位于北美。日本、美国和德国作为加氢站数量最多的三个国家，分别有 91、33和31座加氢站正在运营。另外，德国还有25座加氢站正在建设或即将开放，美国正在建设或规划中的加氢站有30座，日本规划中的加氢站有8座。

值得一提的是，丹麦已成为全球第一个实现加氢站网络全国覆盖的国家。贯穿德国南北的氢气高速公路以及从瑞士西北到维也纳的氢气高速公路已正式建成。

图1 全球正在运营加氢站位置分布

资料来源：信息网站H2stations.org

美国

美国加氢站建设主要分布在加州地区，根据加州燃料电池联盟（CaFCP）最新公布的数据，截止到2017年7月，加州地区正在开放的加氢站共有33座，其中28座是零售加氢站，3座非零售站，2座大巴专用加氢站。此外，维护中、在建或计划中的加氢站有14座，政府议案中提议要建的加氢站有16座。下图是加州各种类型加氢站的分布情况。

28座零售加氢站中，都能实现35MPa和70MPa双压力加注，即每台加氢机各有一把35MPa和70MPa的加氢枪；其中，26座零售加氢站的氢气是从加氢站之外运输而来，只有两座加氢站的氢气来自站内电解水制氢，这主要是出于运营成本的限制。

德国

据德国国家氢和燃料电池组织（NOW）官方网站统计，截至2017年8月，德国正在运营的加氢站有31座，另有25座在建设或规划中。目前加氢站已可以满足柏林、汉堡、莱茵-鲁尔地区、斯图加特和慕尼黑等地区的需求，覆盖人口超过600万人。下图为德国正在运营或建设及规划中的加氢站分布。

图2 德国加氢站分布情况

资料来源：NOW官网

目前，德国正在运营的加氢站已覆盖了柏林、汉堡、莱茵-鲁尔地区、斯图加特及慕尼黑等主要城市，且德国南部的加氢站密度高于北部地区，北部地区的加氢站集中于柏林和汉堡这2座城市。法兰克福和威斯巴登于今年6月正式开放了两座新的加氢站，新的加氢站都位于A661和A66公路边，是开车从南到北穿过德国的关键道路，这意味着驾驶燃料电池汽车贯穿德国已经可以实现了，德国也形成了基本的加氢站网络。正在运营的31座加氢站中，有25座只提供70MPa的加注压力，都只能为乘用车加注；其余6座能实现35MPa和70MPa双压力加注，其中3座站中35MPa的压力只能为乘用车加注，其余3座则既可以为乘用车也能为大巴车加注氢气。

日本

根据日本燃料电池商用化协会（FCCJ）的统计，截止到2017年8月，日本正在运营的加氢站共有91座，其中有33座移动加氢站，其余48座固定站中，有15座是现场制氢加氢站，33座为站外供氢加氢站，是世界上加氢站数量最多的国家。另外，日本还有8座加氢站正在规划中。日本加氢站集中于关东、中部及九州地区，且围绕东京、大阪、名古屋、福冈4大城市圈为中心而建。

2、中国市场动态

截至2016年底，我国正在运营的加氢站仅有6座，分别位于北京、郑州、云浮、台中、大连和上海。此外，计划建设的加氢站有2座，分别位于佛山和嘉定。

表 1 中国加氢站运营状态

资料来源：LBST&TÜV SÜD网站

其中安亭加氢站加注压力为35MPa，具有800kg储氢能力，为国内首个光储充氢能源站。该站从2007年运营至今，为国内唯一一家运营 10年的加氢站，累计服务燃料电池车辆8000车次，加氢量达13000kg，并且接待社会参观达3000余次，为中国氢能产业发展起到了良好的示范展示作用。

大连同济-新源加氢站为国内首个70MPa加氢站，为“十二五”863计划“基于可再生能源制/储氢的70Mpa加氢站研发与示范”研究成果，该项目采用90MPa高压氢气压缩存储技术，并集成了可再生能源现场制氢技术。

云浮加氢站为国内首个商业运营加氢站，采用外供氢技术，加注压力为35MPa，并且预留了升级空间。从2016年12月份至今，累计加注6345kg氢气，保障了云浮氢能产业园燃料电池公交车的运营。

加氢站建设运营过程中存在的问题

加氢站是燃料电池汽车推广的关键基础设施，其相对于加油站、加气站而言仍属于新生事物，相关的法规、规范及标准尚不健全，因此在建设运营过程中仍存在诸多问题。

1. 投资大。一座标准加氢站的投资动辄上千万（不含土地费用）；

2. 立项难。出于对国际大都市安全运行的考虑，有关部门对加氢站的审批往往从严掌握；

3. 收益差。由于加氢车辆少，导致加氢站长期处于亏损状态；

4. 费用高。一座加氢站的年运营费用高达200万；

5. 重视不够。加氢站建设是一项复杂的系统工程，规划及建设审批流程尚不明确。

影响上海加氢站建设速度的具体问题是：

1. 土地获取困难。如果加氢站用地参照加油站，土地性质属于商服用地，必须公开“招拍挂”。在上海要买一块地的难度可想而知，即使有也买不起。如果加氢站租用工业用地，安监部门对在工业用地上是否可以建加氢站尚不明确（加氢站如定性为危化品经营场所就不能建在工业用地上）。如果加氢站在有条件的现有加油站基础上扩建，应该是获取土地的捷径，但受制于人，需要政府有关部门协调。如果加氢站用地可以归入市政用地，实行定向“招拍挂”，则是加氢站建设单位的福音，但需出台总体规划方案。

2. 加氢站规划研究滞后。本市建多少个加氢站，在哪儿建，何时建？已经出台的燃料电池汽车发展规划只说了个大概，并没有根据车辆的发展计划进行总体规划研究和详细的进度安排，指导性、可操作性较差。

3. 加氢站性质不明确。加氢站属于危险化学品经营场所还是城市燃气设施？这个说法尚不明确，住建委认为氢气不属于城市燃气范畴，安监局认为加氢站与本市车用LPG、CNG加气站无异。由此导致建设单位无所适从。

4. 审批流程复杂。由于加氢站性质不明确，使得原本审批流程就复杂的建设项目审批流程更复杂。

5. 第三方评价项目过多。氢气属易燃易爆品，严格的安全评价是必须的。但环境评价、职业卫生评价、社会稳定评价就显得有点多余，既牵涉精力又增加成本。

6. 审批时间过长。虽然市政府发布了“进一步深化本市社会投资项目审批改革实施办法”，但似乎阳光并未照射到加氢站项目上。

加氢站未来亟需攻克的技术难题

结合国内外关于加氢站技术发展的现状及趋势，我国加氢站未来亟需攻克的科研领域主要包括以下几方面：

1、压缩机方面。吸收国外先进技术与经验，提升国产高压氢气压缩机制造工艺水平，解决可靠性问题。

2、加氢机方面。进一步提升国产加氢机的集成水平，加强70MPa加氢机的示范与技术验证，吸收借鉴国外标准，研究制定具有自主知识产权加注协议与标准。

3、关键零部件方面。开展加氢枪、高压氢气质量流量计、压力控制阀门等关键零部件国产化开发，降低设备制造成本。

4、检测检定设备方面。研发适用于加氢站现场进行加注功能检测认证和计量校准的系列方面及检测标定设备，为加氢站商业化提供保障。

5、加氢站规划布点研究。根据燃料电池汽车市场发展速度，结合加氢站初始投资方式，分析不同使用场景下加氢站的运营情况，为加氢站网络化布点提供依据。

责任编辑：刘小玲

作者简介

朱刚，上海新能源科技成果转化与产业促进中心产业推进部主管。