作者:刘玮 万燕鸣(中国氢能联盟) 4月10日,国家能源局发布了关于《能源法(征求意见稿)》的公告,氢能被明确纳入能源定义。 从全球的氢能发展经验来看,加氢设施的普及程度在很大程度上决定了氢能产业化初期的发展进程。尤其在车用领域,完善的加氢网络是氢燃料电池汽车部署的重要基础。随着氢燃料电池汽车的规模化发展,将有效带动燃料电池制造成本的大幅下降和高品质氢能需求的显著提升。 2019年,全球加氢设施建设提速,增量以东亚和欧洲为主。欧洲将氢能及燃料电池确定为六大关键战略投资领域之一,未来10年将投资560亿欧元用于清洁氢能产业链建设。在日本东京召开的第二届全球氢能部长级会议提出“未来10年全球部署1000万套燃料电池系统和10000座加氢站”的倡议。 一、我国加氢设施建设整体情况2019年3月,“推动充电、加氢等设施建设”写入我国政府工作报告,直接推动氢能及燃料电池产业驶入快车道。根据中国氢能联盟的统计,截至2019年底,我国已建成加氢站66座,其中 (一)地域分布 我国加氢设施覆盖的省份及地区(含台湾)从2018年的11个扩展到2019年的19个。其中,广东省已建成和在建加氢站全国占比均为第一,内蒙古、广西、新疆等地区实现首次覆盖。 2019年,全国新建成加氢站38座,超出此前历年总和,居全球第一。新建加氢站50%来自广东、山东、上海三省(市),分别占比26.3%、13.2%和10.5%。其中,广东、山东以及上海是国内率先明确本区域氢能发展战略尤其是加氢站审批流程的地区,也是未来我国加氢设施增长的重点区域。2019年已建成待运营的10座加氢站中,广东和上海分别有4座和2座。 表1 我国各省(市)加氢站分布 (二)结构分布 我国在营的46座加氢站中,固定式占比54.3%,比2018年提升了10个百分点;撬装式占比45.7%。不同于国外燃料电池乘用车路线初期加氢站以小型(小于500公斤)和70MP为主的特点,我国加氢站以商用车35MP为主,占比87%,具备35/70MP双模加注能力的站点仅占13%;日加注能力在500~1000公斤的加氢站占比50%,大于1000公斤的加氢站占比17.4%。张家口的临时撬装加氢站日实际加氢量高达1500公斤(按12个小时计算),加注规模居全球第一,已稳定运行18个月。 图1 我国已建成加氢站结构 二、2019年我国加氢设施建设进程2019年,我国加氢设施建设整体呈现“多、快、协、新”四大特点,具体分析如下: (一)多:加氢设施建设规模领跑全球 截至2019年底,我国在营加氢站46座,排名全球第四,建成加氢站66座,排名全球第三,新建加氢站数38座,排名全球第一。其中,2019年新建成的加氢站数量相当于德国、日本和美国全年新建加氢站总和。按照当前各地发展规划,我国在建和拟建加氢站数量已超过200座,有望提前完成《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》的近阶段目标。 图2 加氢站建设规模 (二)快:投用加氢设施同比翻倍,覆盖区域快速突破 2019年我国在营加氢站同比增加100%,超过2018年的91.7%,增速再创历史新高。全国已有19个省份和地区实质性开展氢能产业布局与加氢设施建设,并落地一批燃料电池或整车产业,积极开展示范运营。内蒙古、广西、新疆等西部地区实现首次覆盖;广东、上海和山东探索开展区域性加氢网络建设,在营加氢站全国占比50%,积极协同上游氢能供应和下游燃料电池应用,加速区域氢能产业生态培育。 图3 2015~2019年我国加氢站建设规模及增速 (三)协:加氢设施与燃料电池汽车部署持续协同 目前,我国已成为全球氢燃料电池商用车第一大国。相对于乘用车对加氢网络的高密度要求,公交车和中重型运输车辆的氢燃料加注门槛较低,可以实现定点、定线、定时加氢。随着规模化加氢设施利用率的提升,氢气的交付成本将大大降低。根据中国氢能联盟测算,当前我国燃料电池汽车1与加氢站的比例至少为81,高于全球平均水平59,居于美国、韩国之后,高于日本和德国。该指标越高2,意味着车辆与基础设施部署之间的协调越好,会进一步带来氢燃料价格的下降。 图4 各国加氢设施利用效率比较 (四)新:各种新形式的加氢设施不断涌现 2019年,以山西、广东地区的两座制氢加氢一体站、辽宁的固态储氢加氢站、上海的管道输氢加氢站、中国石化的油氢合建站以及浙江的综合供能站为代表的加氢设施建设新形式不断涌现。其中,制氢加氢一体站、油氢合建站以及综合供能站在国外较为成熟,值得有条件的地区和企业加快探索。辽宁的固态储氢加氢站是全球首例,上海的管道输氢加氢站规模全球领先,为我国加氢设施建设提供了有益的实践。 三、我国加氢设施建设过程中存在的问题在我国加氢设施快速推进过程中,顶层设计不明确成为最大的制约因素。不同于欧、美、日、韩加氢设施推进过程中有着明确的顶层发展战略和常设执行机构,我国的加氢设施建设主要依靠地方政府先行先试的创新性探索。在整个能源生产与消费体系中,氢能的定位尚未明确,缺乏系统性的产业发展目标、实施路径以及安全监管。由此衍生出加氢站建设“审批难、审批慢”,标准体系不完善,核心环节国产化装备创新缺乏合力,第三方检测等综合服务缺失等一系列问题。具体表现在: (一)缺乏全国统一的加氢设施管理体系 长期以来,我国把氢作为危化品管理,尚未明确氢的能源定位,并制定相应的管理体系。目前,全国约有10万多座加油站,9000座加气站,121.9万台充电桩,306座换电站,运营加氢站仅46座。各地在推进加氢设施建设过程中,缺乏明确的政策依据和主管部门,“审批难”问题突出。尽管湖北、广东、山东等地先行先试出台了地方加氢站建设审批程序,但分属城管局、住建局、发改委等管理,补贴标准各异,且自身执行过程中也存在“审批慢”等问题。 在营的46座加氢站中,取得全部合规程序的不足10座。除审批体系不健全外,建站技术标准体系和建设监管体系不完备也导致部分已建成和在建加氢设施所用装备不符合国家相关法规要求。一旦地方安监和市场监管部门开展检查,部分站点的持续运营受到挑战。本次统计中江苏、上海和广东各有一个站暂停运营。此外,对于制氢加氢一体站,存在制氢须在化工园区、加氢需要商业用地的矛盾;对于油氢合建站,需要降低加油站标准来满足加氢站建设要求等问题。 表2 已明确加氢站管理办法的地区 (二)核心环节自主化程度较低 目前,我国已具备35MPa加氢站核心技术与装备集成能力,但在关键指标与自主化率方面存在一定的差距。在压缩机方面,国内不具备生产商用87MPa压缩机能力,自主的45MPa压缩机流量较小且在实际应用中故障率较高,其关键部件仍需进口后在国内组装。在固定式储氢装备方面,国内储氢装置多为钢内筒钢带缠绕容器,45MPa固定储氢容器每立方米水容积的价格超过20万元,98MPa固定储氢容器每立方米水容积的价格超过100万元,国际主流则为碳纤维复合材料辅之以铝合金内胆的高压储氢罐。在加氢机技术方面,加氢枪依赖进口,国内70MPa加氢机处于试验验证阶段。此外,加氢基础设施的高压管路及阀门依赖进口。在营加氢站除辽宁固体储氢加氢站外,其余均为高压气氢站,尚无液氢加氢站,而国外液氢加氢站占比约30%。 (三)第三方综合服务缺失 由于我国加氢站建设起步较晚,尚未完全掌握相关技术及缺少验证性数据,且缺乏作为能源管理的统一体系,氢气供应、加氢站设计以及氢气检测等综合服务缺失。在营加氢站中,85%以上为点对点的外部购入氢气,专业化的氢气供应市场尚未形成。加氢标准体系与国际相比尚有差距,多数在营加氢站不兼容国际加注协议,氢气纯度检验以及加注流量监控等服务尚未开展。在营加氢站中,撬装式占比45.7%,单次加注时间完全取决于长管拖车的氢气压力与系统压缩能力,上述因素直接影响了加氢站商业化运营。此外,我国加氢设施投资主体分散在能源企业、加氢装备企业、汽车制造厂商以及地方投资平台,专业化运营能力差异较大。 四、下一步发展建议当前,能源革命蓬勃兴起,与我国经济社会转型、高质量发展形成历史交汇,国际产业分工格局正在重塑。氢能与燃料电池是全球能源技术革命的重要方向,氢燃料电池也是汽车产业未来发展的战略制高点。作为连接上游氢气制储运和下游综合应用的枢纽,加氢设施建设被视为全产业链突破的重要环节,受到各国的高度关注。根据中国氢能联盟的预计,到2050年氢能将在中国终端能源体系中占比达到10%,氢气需求量接近6000万吨,可减排约7亿吨二氧化碳,产业链年产值约12万亿元。其中,交通运输领域用氢2458万吨,约占该领域用能比例19%,相当于减少8357万吨原油或1000亿立方米天然气。 为推动加氢设施高质量发展,建议政府尽快明确顶层设计,建立健全基于能源定位的氢能管理体系,统一加氢设施规划审批流程、安全监管体系以及政策和金融扶持体系;推动企业提升协同创新能力,突破核心装备瓶颈,鼓励组建加氢设施投资联合体(China H2 Mobility),加快探索氢能商业化路径;鼓励行业联盟、协会以及科研院所协同打造综合服务平台,加快建立系统全面的标准、计量、检测、认证、以及产品售后服务保障标准体系。 为解决当前加氢站设施的行业监管、规划建设、经营服务、安全管理面临的具体难题,建议将氢气视同燃气管理,加氢站可参照天然气加气站模式由燃气管理部门作为行业监管部门;支持加氢站与现有加油站、加气站、充电站合建,不再单独办理规划选址、用地等手续;支持公交场站、物流园区内可以使用工业、仓储用地建设自备站;授权市级燃气管理部门组织专家审查暂代图纸审查以解决施工图审查问题。 原文首发于《电力决策与舆情参考》2020年第15期 注: 1.根据新能源汽车国家监测与管理平台数据,截至2019年12月31日,全国共有3712辆氢燃料电 池汽车,因该平台自2017年开始运行,此前2015~2016年全国共销售640辆燃料电池汽车。因 此,实际车占比要高于80。 2.该指标更适合研究针对乘用车的加氢网络效率,对于燃料电池汽车作为车队车辆使用,其固 定线路和集中加氢方式尚不能代表广泛的部署需求,更多的代表加氢站的利用效率。 |