基于加氫站建設(shè)的氫能源產(chǎn)業(yè)鏈分析

王學(xué)軍

（1.含氟功能膜材料國家重點實驗室，山東 桓臺256401；

2.山東東岳高分子材料有限公司，山東 淄博256401）

（接上期）

截至2019 年3 月，中國有41 家車廠開發(fā)出了56 款燃料電池汽車車型并覆蓋25 家燃料電池系統(tǒng)公司，僅2018 年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)投資及規(guī)劃資金就超過850 億元。加氫站建設(shè)是氫燃料電池車推廣應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，加氫站安全要求高、建設(shè)成本高、運營成本高的特征當(dāng)前在很大程度上制約了氫燃料電池在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。已建成且市場化運營的加氫站只有丹灶瑞暉加氫站，該座加氫站由佛山市南海燃?xì)庥邢薰咀庸痉鹕绞腥饡熌茉赐顿Y、運營。

加氫站既是氫能產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是氫能燃料電池汽車、氫能燃料電池分布式發(fā)電等氫能利用技術(shù)推廣應(yīng)用的必備基礎(chǔ)設(shè)施[7]。美國、日本、德國及韓國等重視發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)達(dá)國家，均將加氫站作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破口，提前規(guī)劃布局加氫站的建設(shè)。由于氫能產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)尚屬新興產(chǎn)業(yè)，加氫站建設(shè)運營管理制度體系缺位，加氫站建設(shè)運營等行政審批程序不暢通；同時國內(nèi)加氫站設(shè)計、建設(shè)及運營經(jīng)驗不足，中國加氫站推廣緩慢，已經(jīng)成為制約中國氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要因素之一。

4 加氫站現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)情況

由于加氫站仍是新事物，在國內(nèi)，建設(shè)審批還未有1 套完備的標(biāo)準(zhǔn)和流程。標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)濟社會發(fā)展的技術(shù)支撐，也是國家質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)的重要內(nèi)容，是提升行業(yè)自主創(chuàng)新能力的必由之路。2017 年9 月5 日中央發(fā)布了《中共中央國務(wù)院關(guān)于開展質(zhì)量提升行動的指導(dǎo)意見》，九部委聯(lián)合頒發(fā)了《新材料標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動計劃（2018～2020 年）》?！兑庖姟穼①|(zhì)量強國戰(zhàn)略放在更加突出的位置，而開展質(zhì)量提升行動，加強全面質(zhì)量監(jiān)管，全面提升質(zhì)量水平，必須標(biāo)準(zhǔn)先行，加氫站相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 加氫站相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 34583-2017 規(guī)定了加氫站用氣態(tài)氫儲存裝置的安全技術(shù)要求。適用于設(shè)計壓力不大于100 MPa，使用溫度不低于-40°C 且不高于60°C，充裝高壓氫氣的加氫站用固定式儲氣罐儲氫裝置和無縫管式儲氣瓶儲氫裝置。GB/T 34584-2017 加氫站安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定了氫能車輛加氫站的氫氣輸送、站內(nèi)制氫、氫氣存儲、壓縮、加注以及安全與消防等方面的安全技術(shù)要求，適用于采用各種供氫方法的氫能車輛加氫站，也適用于加氫加油、加氫加氣、加氫充電合建站等兩站合建或多站合建的加氫站。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布了TS 19880-1 加氫站標(biāo)準(zhǔn)，推薦了保證加氫站安全的最小安全特征，這個標(biāo)準(zhǔn)同時適用于公用加氫站以及非公用加氫站，對于小型氫能汽車以及大型氫能巴士、卡車等同等適用。ISO 指出這些推薦只是作為各個國家法規(guī)的補充。

與加氫站相關(guān)的高壓氫氣運輸標(biāo)準(zhǔn)和燃料電池汽車儲氫容器充氫壓力的法規(guī)問題宜盡早解決。如果不允許充有35 MPa 氫氣的燃料電池汽車和壓力高于35 MPa 的氫氣管束車在馬路上行駛，推廣燃料電池汽車將受到很大限制，因此需制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，把阻礙燃料電池汽車開發(fā)和加氫站建設(shè)的一些規(guī)章制度設(shè)法進(jìn)行修訂。

全國氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會結(jié)合中國經(jīng)濟發(fā)展需要，初步確立了中國氫能標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)布一系列相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，為中國氫能產(chǎn)業(yè)鏈的整體協(xié)調(diào)發(fā)展提供重要的指導(dǎo)和支撐作用。不過，要建立完善的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系并形成中國特色，并非一件易事。科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)體系，可以引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，反之，偏離發(fā)展方向以及要求過高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都會起到反作用。如此宏大的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)勢必需要多個管理部門、多個細(xì)分產(chǎn)業(yè)，形成一股巨大的合力，經(jīng)過若干年的辛苦努力，才能實現(xiàn)既定目標(biāo)。

5 存在問題與對策

5.1 氫能是系統(tǒng)工程需要頂層設(shè)計與政策引導(dǎo)

氫能不是單一的產(chǎn)業(yè)，是各個產(chǎn)業(yè)的結(jié)合體。所以要從頂層設(shè)計入手，協(xié)調(diào)、推動不同行業(yè)的監(jiān)管，需要做大量的工作。能源戰(zhàn)略事關(guān)重大，中國中央政府可以考慮利用中國特有的中央調(diào)控和執(zhí)行性強的優(yōu)勢，把氫能的開發(fā)和推動氫經(jīng)濟列為國家發(fā)展戰(zhàn)略并展開求真務(wù)實的氫經(jīng)濟大躍進(jìn)。提出體制機制、財稅和產(chǎn)業(yè)政策建議，協(xié)助國家主管部門編制國家氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展路線圖與實施方案；中國的社會經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀在一段時期內(nèi)還無法承受向前景不夠明朗的氫能經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的巨大代價。應(yīng)鼓勵發(fā)展市場主導(dǎo)的氫能產(chǎn)業(yè)，合理制定補貼政策。出臺更加細(xì)化、分時間節(jié)點的氫能發(fā)展頂層設(shè)計，為氫能發(fā)展構(gòu)建宏觀路線圖，并將路線圖的具體實施路徑落實到具體行動中。不同于其他新能源，氫能經(jīng)濟的中間環(huán)節(jié)至關(guān)重要。以加氫站為例，其前期投資巨大，單個產(chǎn)業(yè)和個體企業(yè)無法獨立承擔(dān)。據(jù)國際能源署（IEA）估計，加氫站累計現(xiàn)金流在加氫站運營后的10～15 年都處于負(fù)值，加氫站運營現(xiàn)金流示意圖見圖5。

圖5 加氫站運營現(xiàn)金流示意圖

5.2 推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)跳出“雞-蛋循環(huán)爭議”

氫燃料電池汽車與加氫站建設(shè)面臨著“雞生蛋還是蛋生雞”的問題。加氫站的后期運行維護(hù)成本較高，需要依靠加氫的規(guī)模效應(yīng)平衡收支來獲得盈利。但是中國燃料電池汽車目前還處于起步階段，運營車輛很少，因此難以看到利潤的商家就不會大量建立加氫站。然而，沒有足夠的加氫站，消費者就不會買車。怎樣獲得這2 點的平衡是一個亟須解決的問題，加快建設(shè)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施，確保氫能用戶可以享受到方便快捷的加氫服務(wù)，提高氫的供應(yīng)能力。建議在5 年計劃里以北京、上海、長三角、珠三角為核心，建立百座以上數(shù)量的加氫站覆蓋，明確規(guī)范政府職責(zé)及相關(guān)推進(jìn)部門。

5.3 加大對氫燃料電池的研發(fā)

將先進(jìn)高效低耗制氫技術(shù)、先進(jìn)儲氫材料、技術(shù)裝備以及氫燃料電池等關(guān)鍵性技術(shù)的研發(fā)，納入國家和省級重點研發(fā)計劃和重大專項，集聚各方力量，初步形成涵蓋制氫、儲氫、輸氫、氫安全及氫能源汽車的全流程產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)體系，有針對性地建立一批重點實驗室、研發(fā)中心，培育一批從事低成本制氫、儲氫材料、氫燃料電池、氫能源汽車的生產(chǎn)和研發(fā)企業(yè)。鼓勵對氫能等綠色能源的研發(fā)，使用獎勵政策，增加政府高校的研發(fā)合作項目，加大專利保護(hù)力度，加強儲氫材料、催化劑、質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)推廣，將氫燃料電池的穩(wěn)定壽命提高至5 000 h 以上。提升氫能存儲技術(shù)，加快推進(jìn)氫能燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定和檢測中心建設(shè)，為氫能產(chǎn)業(yè)集群集聚提供一流檢測平臺。

5.4 加大知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度

從全球范圍的氫能專利布局看，大量核心專利掌握在美國、日本等國的大型企業(yè)手中，中國尚未成為主導(dǎo)國際氫能發(fā)展的技術(shù)來源方。國外專利申請者多為實力雄厚的跨國企業(yè)，在行業(yè)內(nèi)具有絕對領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢和資本優(yōu)勢，而國內(nèi)專利申請者多為高校和科研院所，應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)研究能力薄弱，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化速率較低。此外，以豐田、本田為首的國外跨國企業(yè)，具有很強的專利保護(hù)意識和清晰的國際專利布局戰(zhàn)略意圖，在很多國家都申請了相當(dāng)數(shù)量的PCT 專利。相比之下，中國研發(fā)機構(gòu)對專利保護(hù)意識不足，在國外申請數(shù)量較少，不利于未來市場競爭與拓展。未來要加大力度打通科研成果轉(zhuǎn)化效率，一是加強企業(yè)、高效的專利保護(hù)意識，提升參與國際市場競爭的強度，做好國際專利申請和布局，積極搶占科技創(chuàng)新的制高點；二是加強高校與傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢企業(yè)的合作，結(jié)合各方優(yōu)勢，促進(jìn)核心技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，通過專利許可、專利轉(zhuǎn)讓等形式，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新成果的市場價值最大化。

5.5 制定加氫站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，目前依然面臨著“談氫色變”的問題[8]。全球?qū)W術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界已形成共識，只要按照標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，安全程度是可保障的。目前氫能方面的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)超過21 項，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，而沒有相應(yīng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的支撐，新產(chǎn)品推廣就會受限。因此必須持續(xù)推動氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，一是規(guī)范加氫站申請、批準(zhǔn)程序，促進(jìn)氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，規(guī)范加氫站對公眾開放的標(biāo)準(zhǔn)；二是取消對氫能國際標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的限制，需要多少就立項多少；三是設(shè)立第三方論證，進(jìn)一步保障氫能安全生產(chǎn)與使用；四是鼓勵國內(nèi)、國際合作，借鑒其他產(chǎn)業(yè)行之有效的經(jīng)驗。牽頭制定包括加氫站、車載儲氫瓶、氫能供應(yīng)鏈、燃料電池在內(nèi)的氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

5.6 應(yīng)進(jìn)一步拓寬發(fā)展氫能源經(jīng)濟的投融資渠道

加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施配套要遠(yuǎn)比電動汽車的充電站難得多。所謂難，簡單說就是成本高。加氫站高昂的建造成本。以美國為例，建造一個普通的電動汽車充電樁只需花費10 萬美元，即使是特斯拉的超級充電站建造成本也僅有30 萬美元，但是建造一個氫氣燃料站卻需要花費100 萬～200 萬美元。因此，即使在美國，目前也只有50 多個氫氣燃料站，且其中將近一半集中在加州。加大財政性資金的傾斜力度，通過財政補貼、減免稅費、無息低息貸款等多元化政策，促進(jìn)資本與技術(shù)深度融合，多措并舉推動氫能源經(jīng)濟的發(fā)展，打造全國資源型經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展示范區(qū)，爭當(dāng)能源革命排頭兵。

6 前景展望

國際能源署希望通過限制CO2等溫室氣體的排放來控制全球溫度上升不超過2 ℃。要在2050 年實現(xiàn)這個目標(biāo)，全球所有與能源相關(guān)領(lǐng)域的碳排放總量要降低到當(dāng)前值的一半以下。新能源成為未來趨勢已不需贅言，而氫能源作為來源廣泛的清潔能源受到廣泛關(guān)注，成為世界能源轉(zhuǎn)型的重大戰(zhàn)略方向之一。中國暫時能源戰(zhàn)略優(yōu)勢明顯不足，搶先進(jìn)入氫經(jīng)濟是中國擺脫百年來科技和戰(zhàn)略落后的最佳切入點。在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，加氫站是上游制氫、運氫與下游燃料汽車應(yīng)用的重要樞紐。加氫站標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化是加氫站快速高效建設(shè)的一條重要路徑，推動氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)必將為氫能與氫經(jīng)濟的發(fā)展打開局面。