氫能在保障能源安全和應對氣候變化方面具有重要作用,也是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次“新質”能源。截至2023年底,全球公布氫能戰(zhàn)略的國家和地區(qū)超50個,主要國家氫能政策由戰(zhàn)略規(guī)劃轉向推動實施落地。我國相關部委與地方政府出臺超400個氫能文件,推動氫能在交通、儲能、發(fā)電、工業(yè)領域實現(xiàn)規(guī)?;瘧谩?/strong>
在交通領域,全球燃料電池汽車銷量已超8.2萬輛,應用場景逐步向重型領域拓展,全球氫基燃料船舶訂單總數(shù)超150艘;采用可持續(xù)航空燃油試航示范應用提速;德國打造液氫重卡測試車隊;中國500千瓦氫燃料電池動力示范船下水,800千瓦氫動力機車實現(xiàn)下線。作為交通領域重要一環(huán),加氫站建設和運營情況成為衡量區(qū)域氫能產業(yè)發(fā)展水平的重要指標。對比美國加州燃料電池合作組織年度回顧加氫站氫氣售價與清潔程度,為未來站點做前瞻布局;歐洲燃料電池和氫能組織發(fā)布加氫站可用性系統(tǒng),實時更新站點狀態(tài),我國加氫站統(tǒng)計分析體系仍亟待健全。本研究依托中國加氫站信息統(tǒng)計平臺,對標全球加氫站發(fā)展水平,系統(tǒng)性分析我國加氫站總體情況,以期補足行業(yè)分析空白,為我國高質量開展加氫基礎設施建設、加速氫能產業(yè)發(fā)展進程提供參考。
全球燃料電池汽車
與加氫基礎設施發(fā)展情況
全球主要國家與地區(qū)燃料電池汽車發(fā)展趨穩(wěn),階段性轉入示范質量優(yōu)化提升階段。截至2023年底,總保有量超8.2萬輛,同比增長21.4%。韓國燃料電池汽車保有量仍位居榜首,累計達到3.4萬輛。中國燃料電池汽車保有量超1.8萬輛,超過美國位居全球第二,其中,2023年增加近6,000輛,位居全球第一。日本、德國燃料電池汽車市場總保有量超8,500輛與2,900輛。作為重要基礎設施,全球主要國家與地區(qū)加氫站建設穩(wěn)中有進。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟研究院統(tǒng)計各國(區(qū)域)官方機構發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,截至2023年底,全球在營加氫站930座,同比增長12.2%,依舊主要集中在以我國為首的東亞地區(qū),共有在營加氫站650座。歐洲、北美加氫站數(shù)量分別達到188座和65座。
圖 | a.主要區(qū)域在營加氫站數(shù)量及分布
b.主要國家在營加氫站數(shù)量及分布
圖1 全球主要區(qū)域與國家在營加氫站數(shù)量及分布
我國加氫基礎設施建設情況
截至2023年底,我國已建成加氫站474座,新建成加氫站122座,累計覆蓋30個?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)、特區(qū))。其中在營加氫站281座,待運營152座[5]。從建設地點看,截至2023年底,廣東、山東、浙江、江蘇、河北建成運營加氫站最多,分別達到55座、33座、26座、25座、23座;其中2023年,建成運營最多的五個省分別是河南、河北、內蒙古、山東、廣東,分別達到21座、18座、16座、9座、7座。甘肅、新疆實現(xiàn)加氫站數(shù)量“零”的突破。
圖2 我國各省2022年加氫站數(shù)量與2023年新增加氫站數(shù)量
從站點類型看,固定站仍是主要發(fā)展路線
我國加氫站主要分為固定式與撬裝式。固定式加氫站在燃料電池汽車示范推廣中因較好的安全性成為主流,而撬裝式加氫站因布置靈活、響應迅速、經濟性好成為有利補充。截至2023年底,我國共有固定式加氫站296座,占比62.4%,其中2023年,我國共建成運營固定式加氫站69座,占比56.6%。
圖3 2019—2023年我國加氫站站點類型
從壓力等級看,70兆帕加氫站點加速涌現(xiàn)
我國加氫站壓力等級以35兆帕為主,占比90.5%,與我國燃料電池汽車主要為35兆瓦商用車的發(fā)展現(xiàn)狀相一致。由于70兆帕高壓儲氫罐在同等體積下可以儲存更多氫氣,且能更好的支撐乘用車等更多元車型示范,2021年以來,我國含70兆帕功能加氫站推廣占比逐步提升。2023年,我國含70兆帕功能加氫站占比達5.0%。
圖4 2019—2023年我國加氫站壓力等級
從加注能力看,大容量加氫站占比大幅提升
我國加氫站早期以示范應用為主,日加注能力集中在500千克及以內。近年來,日加注能力隨著燃料電池重卡推廣數(shù)量的提升而升高,截至2023年底,我國加氫站日平均加注能力達到732.9千克;其中2023年,我國加氫站日平均加注能力達到815.3千克,同比提升13.2%,1,000千克以上加氫站數(shù)量占比提升至10.7%。
圖5 2019—2023年我國加氫站加注能力
我國加氫基礎設施發(fā)展評估
我國燃料電池汽車高速發(fā)展推動加氫站數(shù)量進一步增加,同時,綜合能源站逐步成為市場主流、制氫加氫一體站逐步放開,為加氫站高質量運營和逐步增加車用清潔氫用量提供支撐。隨著“氫能高速”的提出與搭建,我國需盡快統(tǒng)一加氫站管理體系,重視當前氫氣短缺問題,建立高效運輸體系,統(tǒng)籌規(guī)劃加氫站建設運營,加強加氫站用氫雜質含量檢測能力建設,以促進我國氫能交通行業(yè)健康有序發(fā)展。
發(fā)展特點
政策扶持,中國氫能消費側指數(shù)實現(xiàn)下降
燃料電池汽車示范應用城市群政策推進與燃料電池汽車技術水平提升帶動我國燃料電池汽車銷量持續(xù)快速增長,其中,2023年銷量超過5,800輛,同比增長72.4%,總保有量超過1.8萬輛。示范城市群引領加氫站建設。截至2023年底,在全部474座加氫站中共250座位于燃料電池汽車示范應用城市群,占比52.7%;其中2023年共有70座,占新建成加氫站57.3%。此外,燃料電池汽車示范應用城市群消費側指數(shù)逐步下降,截至2023年底,全國消費側指數(shù)平均水平從2022年的59.0元/千克下降至2023年的57.7元/千克。其中,城市群消費側指數(shù)下降至51.7元/千克;非城市群消費側指數(shù)下降至71.5元/千克。
示范提速,中國燃料電池車站比趨于合理
截至2023年底,我國燃料電池車站比(燃料電池汽車/在營加氫站)達到66.0,相比2022年提升8.2。2023年,我國多地實現(xiàn)燃料電池汽車規(guī)模交付。如4月,50輛氫燃料電池公交車以及配套500千克/12小時撬裝加氫設備交付慶陽;6月,200輛氫能物流車交付武漢,車型涵蓋廂式貨車、自卸車與牽引車在內的5款車型;12月,100輛氫燃料電池重卡交付嘉興等。除常規(guī)車型外,我國正積極開展軌道交通、船舶等重載交通用加氫站建設,并在液氫示范加氫站方面積累經驗。
政策松綁,建站方式或將進一步多元化
政策邊界調整驅動制氫加氫站建設。截至2023年底,我國已有吉林、河北等10余個地方政府明確制氫加氫一體站不需在化工園區(qū)內建設;廣東、內蒙古鄂爾多斯和新疆布爾津縣政府準許開展3,000千克/日規(guī)模制氫加氫一體站。當前,我國已有近30座加氫站擁有站內制氫能力,制氫方式呈現(xiàn)多元化。首座天然氣制氫加氫加氣一體化站在佛山建成;甲醇重整制氫、氨裂解制氫加氫站分別在大連、南寧投用;長春建成運營可再生能源+PEM制氫加氫一體站;3,000千克/日水電解制氫加氫一體站在佛山開建。
央企引領,更高水平加氫裝備進入示范序列
加氫站需求提升吸引央企入局相關產業(yè)鏈。如中國石化旗下石化機械公司完成包括供氫中心用隔膜壓縮機、加氫設備的產品交付運營;東方電氣旗下東方鍋爐自主研發(fā)的四川首套加氫站用高壓儲氫容器實現(xiàn)應用。與此同時,國家能源集團旗下低碳院研制的70兆帕快速加氫站最大加氫流量7.2千克/分鐘;國華投資70兆帕加氫站大流量隔膜壓縮機、北京國氫中聯(lián)氫能科技研究院一體化移動式燃料電池用氫氣質量分析儀列入國家能源局第三批能源領域首臺(套),助推產業(yè)高質量發(fā)展。
發(fā)展建議
截至目前,我國已推廣燃料電池汽車超1.8萬輛。距離燃料電池示范應用城市群目標以及各地政府“十四五”規(guī)劃目標仍有不小距離,加氫站建設仍需加速并有效匹配車輛高質量運營需求;已有加氫站也需通過設備改造等途徑,進一步加大日供給能力或提升加氫速率,為未來30兆帕氫氣管束車、液氫槽車等設備接入做準備,推動我國加氫基礎設施發(fā)展邁向新臺階。因此,需盡快解決我國加氫基礎設施面臨系列問題,以助推產業(yè)高質量發(fā)展。
規(guī)范加氫站建設流程
建議各地加快明確加氫站管理部門,依托NQI國家重點研發(fā)計劃等提出標準化的加氫站審批流程與安全監(jiān)管方案,引導各地加氫站規(guī)范建設與運營。適當探索風險評估方法在加氫站建設管理的創(chuàng)新應用,允許采用有效防護手段等措施縮短安全距離要求,提高特殊場景加氫站建設可行性;在確保安全前提下,放開站內制氫限制,降低加氫站用氫成本;提高氫氣品質檢測能力,打造全國氫氣品質檢測網(wǎng)絡,保障氫氣安全利用。
加快清潔氫資源供應
建議持續(xù)挖掘具備規(guī)?;?、可拓展能力的副產氫或電解水制氫資源建設區(qū)域供氫中心或加氫母站等,加速實現(xiàn)區(qū)域氫氣資源規(guī)?;⒏咝?、低成本、競爭性供給;加強下游消納場景拓展和規(guī)模開發(fā),通過與供氫企業(yè)綁定長期消納量等手段,提高企業(yè)供氫積極性,減少氫氣短缺現(xiàn)象可能性的產生;引導初步具備規(guī)模效應的地區(qū)建設加氫站氫氣供需監(jiān)控平臺,提升氫氣智能化調配與利用效率。站內制氫可作為重要補充,在氫氣規(guī)模效應尚未形成的情況下保證站點正常示范運營。
提高氫高效運輸水平
建議開展不同規(guī)模、資源條件、安全約束等的差異化場景設計和需求分析,探索實施管道、更高壓力等級氫氣長管拖車、液氫槽車、固態(tài)儲運與有機液體儲運氫車等技術與加氫站示范,發(fā)揮各技術優(yōu)勢,在示范中進一步提升產品水平,提升綜合能效,降低單次運輸成本,減少氫氣泄放時間,為相關技術產品大規(guī)模應用做準備。
優(yōu)化加氫站建營模式
建議以需求為導向,綜合考慮本區(qū)域交通流量、場地條件,選取合適的加氫站建站模式和地點,充分利用撬裝站靈活部署、循環(huán)利用,以及一體站資源統(tǒng)籌優(yōu)勢,加快建成一批具備成本競爭力的加氫站;統(tǒng)籌考慮儲運成本和技術可行性,具備條件后加快在加油站與加氣站基礎上增添加氫設施建成一批綜合能源站,大幅度降低加氫站建設與運營成本;推動加氫站建設與氫能產業(yè)發(fā)展相協(xié)同,逐步引導加氫站由單點運營、服務本地為主,向多點部署、多場景開發(fā)培育的建設運營升級。
(文章來源:氫界及網(wǎng)絡等公開渠道)