氫是目前全球公認(rèn)的最潔凈的燃料，也是重要的化工合成原料。氫不是一次能源，需要使用一次能源通過(guò)轉(zhuǎn)換來(lái)生產(chǎn)出能量載體，目前氫氣的工業(yè)應(yīng)用大多采用高壓氣態(tài)形式作為燃料或原料。氫燃料電池車(Fuelcellvehicle-FCEV)是使氫或含氫物質(zhì)及空氣中的氧通過(guò)燃料電池以產(chǎn)生電力，再以電力推動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)推動(dòng)車輛，整個(gè)過(guò)程將氫的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。氫能源的最大好處是跟空氣中的氧反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣之后排出，可有效減少燃油汽車造成的空氣污染問(wèn)題，現(xiàn)階段下高速車輛、巴士、潛水艇和火箭已經(jīng)在不同形式使用氫燃料，而燃料電池車一般在內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上改良而成。

制約氫燃料電池真正走向?qū)嵱?、走向市?chǎng)、走向大眾生活的最大障礙是經(jīng)濟(jì)規(guī)模的制氫、加氫技術(shù)及其社會(huì)普遍度、技術(shù)上(電堆和整車技術(shù))的可靠性等。關(guān)于經(jīng)濟(jì)規(guī)模的制氫我們?cè)谌剂想姵匦袠I(yè)深度報(bào)告(一)中深入闡述了，本篇作為系列報(bào)告的第二篇將重點(diǎn)討論加氫技術(shù)及其社會(huì)普遍度，也就是加氫站及網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)問(wèn)題。

對(duì)于經(jīng)濟(jì)規(guī)模的制氫，在燃料電池行業(yè)深度報(bào)告(一)中，我們分析了低成本氫源的可能來(lái)源，我們認(rèn)為從目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)化工副產(chǎn)氫的利用是燃料電池行業(yè)供氫的較優(yōu)選擇，國(guó)內(nèi)氯堿、PDH和快速發(fā)展的乙烷裂解行業(yè)可提供充足的低成本氫氣資源，且集中在負(fù)荷中心密集的華東地區(qū)，在對(duì)這些裝置進(jìn)行低強(qiáng)度的改造之后可同時(shí)解決燃料電池行業(yè)的供氫和副產(chǎn)氫高效利用的問(wèn)題，未來(lái)化工副產(chǎn)集中式供氫+水電解分散式制氫將會(huì)是國(guó)內(nèi)燃料電池行業(yè)供氫模式的發(fā)展方向。

作為系列報(bào)告的第二篇，在本文中我們將討論加氫站建設(shè)的技術(shù)難點(diǎn)，按照不同的分類方法，加氫站可以分為多種類型:按照制氫地點(diǎn)，加氫站可分為站外制氫加氫站(off—site)和站內(nèi)制氫加氫站(on—site);按照儲(chǔ)存地點(diǎn)，可分為固定式加氫站和移動(dòng)式加氫站;按照氫氣儲(chǔ)存狀態(tài)，可分為液氫加氫站和高壓氫氣加氫站;按照加注方式，可分為單級(jí)加注加氫站和多級(jí)加注加氫站;按照制氫方式，加氫站可分為電解水制氫加氫站、工業(yè)副產(chǎn)氫加氫站、天然氣重整制氫加氫站、甲醇重整制氫加氫站等。

業(yè)界通常將加氫站分為站外制氫加氫站和站內(nèi)制氫加氫站兩種。站外制氫加氫站在加氫站內(nèi)無(wú)氫氣生產(chǎn)裝置，氫氣是從氫源通過(guò)運(yùn)輸?shù)竭_(dá)加氫站，氫氣運(yùn)至加氫站后，在站內(nèi)進(jìn)行壓縮、儲(chǔ)存、加注等步驟;站內(nèi)制氫加氫站是在加氫站內(nèi)自備了制氫系統(tǒng)，可以自主制取氫氣，氫氣經(jīng)純化和壓縮后進(jìn)行儲(chǔ)存。目前小型的站內(nèi)制氫加氫站主要采用站內(nèi)電解水的方法制氫，另外，還有站內(nèi)天然氣重整制氫、甲醇重整制氫、太陽(yáng)能或風(fēng)能制氫等。

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站外制氫加氫站的氫氣是從氫源運(yùn)輸?shù)郊託湔镜?，氫氣運(yùn)輸?shù)姆绞桨?氣態(tài)氫氣輸送、液態(tài)氫氣輸送和固態(tài)氫氣輸送。前兩者將氫氣加壓或液化后再利用交通工具運(yùn)輸，這是目前加氫站比較常用的方式，固態(tài)氫氣輸送通過(guò)金屬氫化物進(jìn)行運(yùn)輸。

2.1、氣態(tài)氫氣(GH2)運(yùn)輸

氣態(tài)氫氣的運(yùn)輸通常是將氫氣經(jīng)加壓至一定壓力后，然后利用集裝格、長(zhǎng)管拖車和管道等工具輸送。

集裝格由多個(gè)水容積為40L的高壓氫氣鋼瓶組成，充裝壓力通常為15Mpa。集裝格運(yùn)輸靈活，對(duì)于需求量較小的用戶，這是非常理想的運(yùn)輸方式。

長(zhǎng)管拖車由車頭和拖車組成，管束作為儲(chǔ)氫容器，目前常用的管束一般由9個(gè)直徑約為0.5m，長(zhǎng)約10m的鋼瓶組成，其設(shè)計(jì)的工作壓力為20Mpa，約可儲(chǔ)存氫氣3500標(biāo)準(zhǔn)m3。長(zhǎng)管拖車技術(shù)成熟，規(guī)范完善，因此國(guó)外較多加氫站采用長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸氫氣，上海較大規(guī)模商品氫氣都是運(yùn)用此方法。上海浦江特種氣體有限公司是國(guó)內(nèi)最早運(yùn)用長(zhǎng)管拖車對(duì)氫氣進(jìn)行運(yùn)輸?shù)膬?nèi)資企業(yè)之一。

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氫氣長(zhǎng)管拖車將氫氣運(yùn)輸至加氫站后，裝有氫氣的管束與牽引車分離，然后與卸氣柱相連接，隨后氫氣進(jìn)入壓縮機(jī)中被壓縮，并先后送入高壓，中壓和低壓儲(chǔ)氫罐中分級(jí)儲(chǔ)存，需要對(duì)汽車進(jìn)行加注服務(wù)時(shí)，加氫機(jī)可以先后從氫氣長(zhǎng)管拖車、低壓儲(chǔ)氫罐、中壓儲(chǔ)氫罐、高壓儲(chǔ)氫罐中按順序取氣進(jìn)行加注。

在美國(guó)、加拿大、歐洲有氫氣管道運(yùn)輸?shù)姆绞?，管道直徑大約為0.25~0.3m，壓力范圍為1~3MPa，流量在310~8900kg/h之間，目前氫氣管道總長(zhǎng)度已經(jīng)超過(guò)16000km。管道的投資成本很高，與管道的直徑和長(zhǎng)度有關(guān)，比天然氣管道的成本高50%~80%，其中大部分成本都用于尋找合適的路線，目前氫氣管道主要用于輸送化工廠的氫氣。

2.2、液氫(LH2)運(yùn)輸

液氫的體積密度是70.8kg/m3，體積能量密度達(dá)到8.5MJ/L，是氣氫15MPa運(yùn)輸壓力下的6.5倍。因此將氫氣深冷至21K液化后，再利用槽車或者管道進(jìn)行運(yùn)輸將大大提高運(yùn)輸效率。槽車的容積大約是65m3，每次可凈運(yùn)輸約4000kg氫氣，因此國(guó)外加氫站運(yùn)用液氫運(yùn)輸?shù)姆绞揭远嘤跉鈶B(tài)氫氣的運(yùn)輸方式。液氫管道都采用真空夾套絕熱，由內(nèi)外兩個(gè)等截面同心套管組成，兩個(gè)套管之間抽成高度的真空。

除了槽罐車和管道，液氫還可以利用鐵路和輪船進(jìn)行長(zhǎng)距離或跨洲際輸送。深冷鐵路槽車長(zhǎng)距離運(yùn)輸液氫是一種既能滿足較大輸氫量又比較快速、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)氫方法。這種鐵路槽車常用水平放置的圓筒形杜瓦槽罐，其儲(chǔ)存液氫的容量可達(dá)到100m3，特殊大容量的鐵路槽車甚至可以運(yùn)輸120~200m3的液氫，目前僅有非常少量的氫氣采用鐵路運(yùn)輸。

液態(tài)槽車將液氫運(yùn)輸至加氫站，與加氫站連接后進(jìn)入加氫站的液氫儲(chǔ)罐，液氫儲(chǔ)罐中的氫通過(guò)氣化器進(jìn)行氣化，從而進(jìn)入緩沖罐，隨后進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)被壓縮，并先后輸送到高壓、中壓、低壓儲(chǔ)氫罐中分級(jí)儲(chǔ)存，需要對(duì)汽車進(jìn)行加注時(shí)，可依次從低壓、中壓、高壓儲(chǔ)氫罐中按順序取氣進(jìn)行加注。

2.3、固態(tài)氫(SH2)運(yùn)輸

固態(tài)氫的運(yùn)輸主要是利用稀土系、鈦系、鋯系和鎂系等金屬或合金的吸氫特性，與氫氣反應(yīng)產(chǎn)生穩(wěn)定氫化物，然后在常溫常壓下運(yùn)輸至目的地之后再通過(guò)加熱釋放氫氣。目前研究較多的貯氫合金有四類:稀土鑭鎳等，每公斤能貯氫135L;鐵一鈦系，每公斤貯氫量是稀土鑭鎳的四倍，且價(jià)格低、活性大、還可在常溫常壓下釋放氫氣，是目前使用最多的貯氫材料;鎂系，是吸氫量最大的金屬元素，但釋放溫度需要達(dá)到287攝氏度，且吸氫速度慢;釩、鈮、鋯等多元素系，這些金屬自身就屬于稀貴金屬，所以只適用于特殊場(chǎng)合。

利用該技術(shù)可以大幅度提升氫氣運(yùn)輸?shù)捏w積能量密度，理論上與高壓鋼瓶同等重量的儲(chǔ)氫合金能吸納的氫氣量是高壓鋼瓶的上千倍，但儲(chǔ)氫合金本身價(jià)格昂貴，用于大規(guī)模氫氣運(yùn)輸并不現(xiàn)實(shí)。

2.4、運(yùn)輸成本分析

關(guān)于氫氣運(yùn)輸?shù)某杀灸壳皼](méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在馬建新等發(fā)表的《加氫站氫氣運(yùn)輸方案比選》中通過(guò)建模的方式對(duì)長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸、液氫槽車運(yùn)輸、管道輸送等運(yùn)輸方式的成本進(jìn)行了分析，在模型中他們固定氫源到加氫站的運(yùn)輸距離為50km，考慮了固定設(shè)備投資、人工、能耗及運(yùn)行維護(hù)成本等因素，最后得出結(jié)論:

當(dāng)加氫站數(shù)量在8個(gè)以上時(shí)，長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸成本穩(wěn)定在2.3元/kg，折合46元/(噸·公里)，如果加氫站的數(shù)量少于8個(gè)且規(guī)模較小時(shí)，長(zhǎng)管拖車的利用率較低，這將增加單位成本，最高單位運(yùn)輸成本為4.7元/kg，折合為94元/(噸·公里);

液氫槽車的運(yùn)輸成本最低，隨著加氫站數(shù)量和規(guī)模的增加，最低可為0.4元/kg，折合為8元/(噸·公里)，但是沒(méi)有考慮氫氣液化及蒸發(fā)的成本，氫氣液化設(shè)備的投資非常巨大，一個(gè)日處理量為120t氫氣的液化廠投資約為9千萬(wàn)美元，一個(gè)每小時(shí)液化能力為30t的液化廠，液化成本為4.5元/kg，因此若考慮液化成本，長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸氫氣的成本在目前還是比較低的;

管道運(yùn)輸氫氣的成本主要跟運(yùn)送量(加氫站的規(guī)模)相關(guān)，當(dāng)運(yùn)送量達(dá)到1500kg/天以上，氫氣的運(yùn)輸成本為120元/(噸·公里)。

在上面的成本分析中，固定了運(yùn)輸距離為50km，實(shí)際上運(yùn)輸成本與運(yùn)輸距離也有很大關(guān)系，玖牛研究院分析了距離與運(yùn)費(fèi)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)液氫槽車運(yùn)輸?shù)拿抗镔M(fèi)用隨著距離的增加迅速降低，這是因?yàn)檫\(yùn)輸距離越長(zhǎng)，每公里攤銷的液化費(fèi)用越低，當(dāng)運(yùn)輸距離超過(guò)300km后，液氫槽車運(yùn)輸變得比長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸更經(jīng)濟(jì)。

為了使汽車能攜帶足夠的氫氣，必須把氫氣壓縮，壓縮的壓力越高，儲(chǔ)罐所能儲(chǔ)存的氫氣就越多，其能量密度越大，因此現(xiàn)在國(guó)際上燃料電池電動(dòng)汽車上的氫氣儲(chǔ)罐壓力一般都做到35MPa的工作壓力，甚至有做到70MPa工作壓力，那么作為給汽車加氫的加氫站，其儲(chǔ)罐儲(chǔ)存氫氣的壓力更要高于汽車氫氣儲(chǔ)罐的壓力，才能保證給汽車充氣。因此要真正做到給燃料電池電動(dòng)汽車、氫內(nèi)燃機(jī)汽車加注氫氣，使氫氣真正作為能源使用，關(guān)鍵在于氫氣的升壓技術(shù)、儲(chǔ)存技術(shù)和加注技術(shù)及其系統(tǒng)集成，特別是儲(chǔ)存技術(shù)，這是加氫站的技術(shù)難點(diǎn)，而對(duì)于站內(nèi)制氫加氫站，技術(shù)難點(diǎn)還包括制氫技術(shù)以及系統(tǒng)集成。

加氫站與現(xiàn)有較為成熟的壓縮天然氣(CNG)加氣站相似，主要包括卸氣柱(站外制氫加氫站)、壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫罐、加氫機(jī)、管道、控制系統(tǒng)、氮?dú)獯祾哐b置、放散裝置以及安全監(jiān)控裝置等等，無(wú)論是站外制氫加氫站還是站內(nèi)制氫加氫站其核心設(shè)備都是壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫罐和加氫機(jī)，它們分別占到加氫站建設(shè)成本的30%、11%、13%，目前國(guó)內(nèi)加氫站核心設(shè)備基本依賴進(jìn)口。

1.壓縮機(jī)

壓縮機(jī)是將氫源加壓注入儲(chǔ)氣系統(tǒng)的核心裝置，輸出壓力和氣體封閉性能是其最重要的性能指標(biāo)。目前加氫站使用的壓縮機(jī)主要有隔膜式壓縮和離子式壓縮機(jī)兩種。隔膜式壓縮機(jī)因無(wú)需潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，從而能夠獲得滿足燃料電池汽車純度要求的高壓氫氣，并且隔膜式壓縮機(jī)輸出壓力極限可超過(guò)100MPa，足以滿足加氫站70MPa以上的壓力要求，但隔膜式壓縮機(jī)在壓縮過(guò)程中需要采用空氣冷卻或液體冷卻的方式進(jìn)行降溫。目前國(guó)際上主要的隔膜式壓縮機(jī)的生產(chǎn)商有美國(guó)Hydro-PAC公司、PDC公司等等，國(guó)內(nèi)特種718所能夠利用PDC公司提供的部件完成組裝，上海世博加氫站、北京加氫站都是引進(jìn)的美國(guó)PDC公司產(chǎn)品。

離子式壓縮機(jī)能實(shí)現(xiàn)等溫壓縮，但因技術(shù)尚未成熟，沒(méi)有大規(guī)模使用。2.儲(chǔ)氫罐

儲(chǔ)氫罐很大程度上決定了加氫站的氫氣供給能力。加氫站內(nèi)的儲(chǔ)氫罐通常采用低壓(20~30MPa)、中壓(30~40MPa)、高壓(40~75MPa)三級(jí)壓力進(jìn)行儲(chǔ)存。有時(shí)氫氣長(zhǎng)管拖車也作為一級(jí)儲(chǔ)氣(10~20MPa)設(shè)施，構(gòu)成4級(jí)儲(chǔ)氣的方式。

與石油加氫反應(yīng)器、煤加氫反應(yīng)器等高壓高溫臨氫容器和傳統(tǒng)氫氣瓶式容器相比，加氫站儲(chǔ)氫罐具有以下4個(gè)基本特點(diǎn):

高壓常溫且氫氣純度高，具有高壓氫環(huán)境氫脆的危險(xiǎn)。35MPa加氫站儲(chǔ)氫容器的設(shè)計(jì)壓力一般取45、47、50MPa;70MPa加氫站儲(chǔ)氫容器的設(shè)計(jì)壓力通常取82、87.5、98、103MPa。在正常工作條件下，儲(chǔ)氫容器殼體金屬溫度主要取決于大氣環(huán)境溫度。為滿足氫燃料電池汽車用氫氣的高純度要求，儲(chǔ)氫容器中氫氣的純度在99.999%以上。長(zhǎng)期在高壓和常溫氫氣環(huán)境中工作，儲(chǔ)氫容器材料可能會(huì)產(chǎn)生高壓氫環(huán)境氫脆，導(dǎo)致塑性損減、疲勞裂紋擴(kuò)展速率加快和耐久性下降，嚴(yán)重威脅儲(chǔ)氫容器的安全使用。

壓力波動(dòng)頻繁且范圍大，具有低周疲勞破壞危險(xiǎn)(商用站尤為如此)。目前，在設(shè)計(jì)壽命期限內(nèi)加氫站用儲(chǔ)氫罐的壓力波動(dòng)次數(shù)通常為103~105次，屬于低周疲勞范疇。其中移動(dòng)(示范)站儲(chǔ)氫罐的壓力波動(dòng)次數(shù)較少，而固定(商用)站的波動(dòng)次數(shù)較多。此外，站用儲(chǔ)氫罐的壓力波動(dòng)范圍較大，通常為20%~80%的設(shè)計(jì)壓力(或者對(duì)應(yīng)氣瓶公稱工作壓力)。因此，加氫站用儲(chǔ)氫容器的疲勞失效問(wèn)題非常突出，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮疲勞失效。與加氫站用儲(chǔ)氫容器相似，壓縮天然氣加氣站用儲(chǔ)罐也儲(chǔ)存有大量易燃易爆介質(zhì)，且壓力也有波動(dòng)，但其壓力波動(dòng)范圍小，疲勞失效問(wèn)題并不突出。

容積大，壓縮能量多，氫氣易燃易爆，失效危害嚴(yán)重。根據(jù)GB50516—2010《加氫站技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)加氫站的最大儲(chǔ)氫量分別為8000、4000、1000kg。對(duì)于三級(jí)站，按儲(chǔ)存壓力45MPa、溫度20°C計(jì)算，儲(chǔ)氫容器的容積約為35m3，即需用900L的高壓容器至少39臺(tái)。每臺(tái)容器的物理爆炸能量相當(dāng)于18.4kgTNT炸藥，一旦發(fā)生爆炸，產(chǎn)生的沖擊波、碎片、高溫危害嚴(yán)重。

面向公眾，涉及公共安全。加氫站(特別是城市建成區(qū)加氫站)一般靠近道路，其附近往往人流較密集、車流量較大，因此面向公眾，涉及公共安全，一旦發(fā)生爆炸，將會(huì)危及人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，造成巨大損失，引起恐慌，社會(huì)影響惡劣。

目前加氫站儲(chǔ)氫罐用的主要材料有為Cr-Mo鋼、6061鋁合金、316L等。對(duì)于Cr-Mo鋼，我國(guó)常用材料為ASTMA5194130X(相當(dāng)于我國(guó)材料30CrMo)、日本為SCM435和SNCM439、美國(guó)為SA372Gr.J。4130X和日本SCM430、美國(guó)SA372Gr.E具有相近的化學(xué)成分和力學(xué)性能。高壓儲(chǔ)氫罐主要生產(chǎn)企業(yè)有美國(guó)AP公司、CPI公司，國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)攻克了輕質(zhì)鋁內(nèi)膽纖維全纏繞高壓儲(chǔ)氫氣容器制造技術(shù)，但沒(méi)有形成量產(chǎn)，北京加氫站引進(jìn)的是CPI公司的產(chǎn)品。

對(duì)于車載儲(chǔ)氫罐，特別是70Mpa儲(chǔ)氫罐，重量是需要考慮的重要因素，目前已經(jīng)發(fā)展為全復(fù)合輕質(zhì)纖維纏繞儲(chǔ)罐，其筒體一般包括3層:內(nèi)層是密封氫氣的樹脂襯里、中層是確保耐壓強(qiáng)度的碳纖維強(qiáng)化樹脂(CFRP)層、表層是保護(hù)表面的玻璃纖維強(qiáng)化樹脂層，目前只有豐田和挪威Hexagon具備商業(yè)化生產(chǎn)能力。

3.加氫機(jī)

加氫機(jī)是實(shí)現(xiàn)氫氣加注服務(wù)的設(shè)備，加氫機(jī)上裝有壓力傳感器、溫度傳感器、計(jì)量裝置、取氣優(yōu)先控制裝置、安全裝置等等。當(dāng)燃料電池汽車需要加注氫氣時(shí)，若加氫站是采用4級(jí)儲(chǔ)氣的方式，則加氫機(jī)首先從氫氣長(zhǎng)管拖車中取氣;當(dāng)氫氣長(zhǎng)管拖車中的氫氣壓力與車載儲(chǔ)氫瓶的壓力達(dá)到平衡時(shí)，轉(zhuǎn)由低壓儲(chǔ)氫罐供氣;依此類推，然后分別是從中壓、高壓儲(chǔ)氫罐中取氣;當(dāng)高壓儲(chǔ)氫罐的壓力無(wú)法將車載儲(chǔ)氫瓶加注至設(shè)定壓力時(shí)，則啟動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)行加注。加注完成后，壓縮機(jī)按照高、中、低壓的順序?yàn)槿?jí)儲(chǔ)氫罐補(bǔ)充氫氣，以待下一次的加注。這樣分級(jí)加注的方式有利于減少壓縮機(jī)的功耗。

站內(nèi)制氫加氫站還需要系統(tǒng)整合制氫裝置，以電解水制氫加氫站為例，電解水制氫設(shè)備接氫氣純化設(shè)備，純化設(shè)備接氫氣隔膜壓縮機(jī)入口，壓力為1.6~4MPa，氫氣隔膜壓縮機(jī)出口接高壓氫氣儲(chǔ)罐，壓縮機(jī)出口工作壓力達(dá)40MPa，流量達(dá)到150Nm3/h。氫氣儲(chǔ)罐工作壓力40MPa，水容積5m3，最大儲(chǔ)氫氣量可達(dá)2000Nm3，40MPa工作壓力的氫氣儲(chǔ)罐以三個(gè)出口分別連接氫氣加注機(jī)(滿足50Nm3/min流量，入口壓力40MPa)、氫氣隔膜壓縮機(jī)(出口壓力75MPa)和通過(guò)減壓為20MPa給氣瓶充裝氫氣的匯流排。其中出口壓力為75MPa的氫氣隔膜壓縮機(jī)出口連接工作壓力為75MPa的氫氣儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐出口再連接到氫氣加注機(jī)。

加氫機(jī)主要的生產(chǎn)企業(yè)有德國(guó)林德(Linde)、美國(guó)AP公司等等，國(guó)內(nèi)厚普股份已成功研發(fā)氫氣加注裝置，產(chǎn)品規(guī)格包括日加氫量50公斤、200公斤、500公斤、1000公斤等規(guī)格，并且已經(jīng)為上海、武漢、鄭州、張家口等國(guó)內(nèi)布局氫能源汽車的城市供應(yīng)了氫氣加注設(shè)備，加氫機(jī)是目前最有可能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的核心設(shè)備。

以上海世博園加氫站為例說(shuō)明站外制氫加氫站的運(yùn)行情況

上海世博加氫站的壓縮機(jī)采用了4臺(tái)PDC-4-6000型隔膜式壓縮機(jī)，每臺(tái)壓縮機(jī)額定功率為18.5kW，吸氣壓力為6~22MPa，排氣壓力為46MPa，額定流量(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))為55m3/h。采用水冷卻的方式對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行降溫，每2臺(tái)壓縮機(jī)共用一套冷卻裝置。壓縮機(jī)工作時(shí)，根據(jù)所需流量，4臺(tái)壓縮機(jī)可以采用1用3備、2用2備或3用1備等模式對(duì)氫氣進(jìn)行壓縮。

上海世博加氫站的設(shè)計(jì)最高儲(chǔ)氫壓力為45MPa，其中低壓儲(chǔ)氫罐3臺(tái)，中壓儲(chǔ)氫罐6臺(tái)，高壓儲(chǔ)氫罐6臺(tái)。每臺(tái)儲(chǔ)氫罐的直徑為0.406m，容積約為0.767m3。15臺(tái)儲(chǔ)氫罐總儲(chǔ)氫量約為360kg。上海世博加氫站將氫氣長(zhǎng)管拖車也作為一級(jí)儲(chǔ)氣設(shè)施，構(gòu)成氫氣長(zhǎng)管拖車、低壓儲(chǔ)氫罐、中壓儲(chǔ)氫罐及高壓儲(chǔ)氫罐共4級(jí)儲(chǔ)氣的方式。每輛氫氣長(zhǎng)管拖車實(shí)際儲(chǔ)氫量約為250kg，加氫站內(nèi)可以同時(shí)連接2輛氫氣長(zhǎng)管拖車，故氫氣長(zhǎng)管拖車總儲(chǔ)氫量約為500kg。

上海世博加氫站的加氫機(jī)額定加注壓力分為25MPa和35MPa兩種，采用4臺(tái)雙槍加氫機(jī)，每臺(tái)加氫機(jī)雙槍最大加注能力為3kg/min。另外，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS15869—2009《氣態(tài)氫和氫的混合物——陸地車輛油箱》的規(guī)定，車載儲(chǔ)氫瓶的溫度不可超過(guò)85°C。因此，氫氣在加注前需要經(jīng)過(guò)管道換熱預(yù)冷。上海世博加氫站在加注氫氣前，先將氫氣預(yù)冷至-20°C。其冷卻方式是，氫氣從儲(chǔ)氫罐來(lái)到加氫機(jī)時(shí)，先進(jìn)入一個(gè)換熱裝置與其中的冷流體充分換熱后降溫，然后氫氣通過(guò)加氫機(jī)為燃料電池汽車加注氫氣。

以北京加氫站為例說(shuō)明站內(nèi)制氫加氫站的運(yùn)行情況

北京加氫站是國(guó)內(nèi)第一座高壓加氫站，于2006年建成運(yùn)行，二期改造后加入了天然氣重整站內(nèi)制氫裝置，工藝流程是天然氣重整制氫裝置生產(chǎn)的氫氣由一臺(tái)產(chǎn)品氫氣壓縮機(jī)增壓到200Bar進(jìn)入長(zhǎng)管拖車儲(chǔ)存，使用時(shí)加注壓縮機(jī)把長(zhǎng)管拖車中的氫氣增壓到400Bar進(jìn)入高壓儲(chǔ)氫瓶組，加注時(shí)由高壓儲(chǔ)氫瓶組的氫氣經(jīng)加注機(jī)進(jìn)入燃料電池電動(dòng)車輛。

天然氣重整制氫設(shè)備采用我國(guó)具有四十多年制造和操作經(jīng)驗(yàn)并且技術(shù)可靠的蒸汽轉(zhuǎn)化工藝和一段變壓吸附凈化法(PSA凈化法)。主要生產(chǎn)過(guò)程以天然氣為原料，采用烴類水蒸汽轉(zhuǎn)化造氣工藝制取粗氫氣。轉(zhuǎn)化壓力2.0MPa(G)，合成氣經(jīng)變換和PSA分離雜質(zhì)后得到合格的產(chǎn)品氫氣，整個(gè)工藝分為原料脫硫、烴類的蒸汽轉(zhuǎn)化、一氧化碳變換、變壓吸附(PSA)氫氣提純四個(gè)主要工藝過(guò)程。額定產(chǎn)氣量為50Nm3/h。

北京加氫站可利用天然氣重整裝置每天生產(chǎn)高品質(zhì)氫氣1200Nm3，利用外供氫每天提供高品質(zhì)氫氣2000Nm3，完全滿足20輛燃料電池小轎車和3輛燃料電池大客車每天運(yùn)行所需的氫氣要求，根據(jù)氫氣的消耗量，天然氣重整制氯裝置的生產(chǎn)能力可以在40一100%之間調(diào)節(jié)，結(jié)合外供氫氣的合理調(diào)度，能夠滿足不同氫氣用量的要求。

北京加氫站的壓縮機(jī)由美國(guó)PDC公司提供，額定流量55Nm3/h，最高壓力可達(dá)400Bar。其功能是把天然氣重整制氫設(shè)備生產(chǎn)的氫氣加壓送入長(zhǎng)管拖車內(nèi)儲(chǔ)存。

北京加氫站的儲(chǔ)罐由美國(guó)CPI公司提供。選用的高壓氫氣儲(chǔ)罐為二組氣瓶，氫氣儲(chǔ)罐的額定工作壓力為420bar，水容積為1.7m3，町儲(chǔ)存氫氣65Kg。

北京加氫站的加注機(jī)由美國(guó)Genesys公司提供，型號(hào)為Series300型，最大充裝速度可以達(dá)到600kg/h。

據(jù)H2stations(H2stations.org網(wǎng)站)統(tǒng)計(jì)，截至2018年底全球加氫站數(shù)目達(dá)到369座，新增48座:其中歐洲152座，亞洲136座，北美78座。在全部369座加氫站中，有273座是零售型加氫站，對(duì)外開放，其余的站點(diǎn)則為封閉用戶群提供服務(wù)，比如公共汽車或車隊(duì)用戶。

截至2018年底，全球擁有10座以上加氫站的國(guó)家有日本(102座)、德國(guó)(60座)、美國(guó)(42座)、中國(guó)(23座)、法國(guó)(19座)、英國(guó)(17座)、韓國(guó)(14座)、丹麥(11座)。日本、德國(guó)和美國(guó)加氫站共有204座，占全球總數(shù)的55%，這三個(gè)國(guó)家在氫能與燃料電池技術(shù)領(lǐng)域在全球處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。

目前全球氫能源產(chǎn)業(yè)還處于導(dǎo)入期，加氫站的建設(shè)規(guī)模還較小，截至2018年底，已經(jīng)規(guī)劃的新增加氫站計(jì)劃較大的有德國(guó)(38座)、荷蘭(17座)、法國(guó)(12座)、加拿大(7座)、韓國(guó)(27座)、中國(guó)(18座)。

4.1、國(guó)外加氫站的建設(shè)情況

4.1.1、日本加氫站建設(shè)及相關(guān)政策

日本加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)政策

早在2002年，為推動(dòng)加氫站的建設(shè)，日本就開始了JHFC示范項(xiàng)目，該示范項(xiàng)目到2010年結(jié)束。JHFC項(xiàng)目共建成了11座加氫站，并與其他4座加氫站合作，通過(guò)對(duì)這15座加氫站的運(yùn)營(yíng)來(lái)研究不同類型加氫站的可行性，這些加氫站中10座位于關(guān)東地區(qū)、3座位于中部地區(qū)、2座位于九州地區(qū)。此外，為向民眾展示研究成果，JHFC還開放一個(gè)氫主題公園。JHFC項(xiàng)目的結(jié)束標(biāo)志著日本完成了對(duì)加氫站的初步技術(shù)實(shí)證。

2010年7月，隸屬于日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省的燃料電池實(shí)用化推進(jìn)協(xié)商會(huì)(FCCJ)發(fā)布了《燃料電池汽車和加氫站2015年商業(yè)化路線圖》，明確指出2011-2015年開展燃料電池汽車技術(shù)驗(yàn)證和市場(chǎng)示范，隨后進(jìn)入商業(yè)化示范推廣前期。根據(jù)路線圖，日本將在2015年建成100座加氫站，此后開始建立商用加氫站，到2025年加氫站將實(shí)現(xiàn)自力發(fā)展。

2014年日本官方新能源及產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)發(fā)布了《氫能源白皮書》，為緩解建設(shè)加氫站所需的巨額建設(shè)成本，日本政府專門制定了“氫氣供給設(shè)備整備事業(yè)費(fèi)輔助金”制度，補(bǔ)助金的申請(qǐng)和發(fā)放通過(guò)下一代車振興中心實(shí)施。除國(guó)家補(bǔ)助外，向站點(diǎn)提供補(bǔ)助金的地方補(bǔ)貼也在增加。自2013年起對(duì)加氫站建設(shè)項(xiàng)目補(bǔ)貼其建設(shè)成本的一半，上限為2.5億日元，2014年又增加了定額性補(bǔ)貼政策，上限達(dá)到2.8億日元，2017年又對(duì)補(bǔ)貼政策做出了調(diào)整，上限進(jìn)一步上調(diào)到4.2億日元。

日本主要的加氫站建設(shè)運(yùn)營(yíng)商巖谷產(chǎn)業(yè)曾預(yù)計(jì)，加氫站的一年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用為5000萬(wàn)日元左右，要想實(shí)現(xiàn)盈利，每個(gè)站點(diǎn)需要有700-1000輛FCV(固定客戶)來(lái)加氫，然而在目前的普及程度上，這是不可能達(dá)到的，因此除補(bǔ)助加氫站的建設(shè)成本外，日本政府也每年給予2200萬(wàn)日元的運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼，豐田、本田和日產(chǎn)三家汽車廠商再額外提供每年1100萬(wàn)日元的運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼。但日本政府提供運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼的期限是3年，汽車廠商的補(bǔ)貼則將于2020年左右結(jié)束，因此日本政府又制定了到2020年將加氫站的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用減半的目標(biāo)，通過(guò)更改《高壓氣體安全法》規(guī)定的隔離距離和有關(guān)設(shè)置加氫站的規(guī)定，放寬禁止普通消費(fèi)者加氫的限制等，這樣可以削減設(shè)備費(fèi)用和人工費(fèi)用。

2014年6月，日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省成立的氫能/燃料電池戰(zhàn)略協(xié)會(huì)發(fā)布了名為《氫能及燃料電池戰(zhàn)略路線圖——?dú)淠苌鐣?huì)的加速投入》的路線圖，它總結(jié)了氫氣制造、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、利用各階段的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所需產(chǎn)業(yè)界、教育界和政界的努力。2016年3月，日本經(jīng)產(chǎn)省對(duì)路線圖的目標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整，計(jì)劃至2020年建成約160座加氫站，2025年建成約320座。日本加氫站的建設(shè)情況

根據(jù)日本燃料電池商用化協(xié)會(huì)(FCCJ)最新的統(tǒng)計(jì)，截止到2018年11月，日本正在運(yùn)營(yíng)的加氫站共有102座，其中52座為移動(dòng)加氫站、50座為固定站(15座站內(nèi)制氫加氫站、35座站外供氫加氫站)，規(guī)劃建設(shè)的加氫站13座，是世界上加氫站數(shù)量最多的國(guó)家。

日本加氫站集中于關(guān)東、中部及九州地區(qū)，且圍繞東京、大阪、名古屋、福岡4大城市圈為中心而建，目前正在運(yùn)營(yíng)及規(guī)劃中的加氫站的詳細(xì)分布如下:北海道·東北地區(qū)(北海道、宮城、福島、新潟)有4座加氫站正在運(yùn)營(yíng)、2座在規(guī)劃中;關(guān)東地區(qū)(茨城、琦玉、千葉、東京、神奈川、山梨縣)有41座加氫站正在運(yùn)營(yíng)(15座移動(dòng)站)、4座在規(guī)劃中;中部地區(qū)(靜岡、岐阜、愛(ài)知縣)有24座加氫站正在運(yùn)營(yíng)(9座移動(dòng)站)、5座在規(guī)劃中;近畿地區(qū)(三重、滋賀縣、京都、大阪、兵庫(kù)縣、和歌山)有14座加氫站正在運(yùn)營(yíng)(4座移動(dòng)站)、2座在規(guī)劃中;中國(guó)-四國(guó)地區(qū)(岡山、廣島、山口、德島、香川)有8座正在運(yùn)營(yíng)(6座移動(dòng)站);九州地區(qū)(福岡、佐賀、大分)有11座加氫站正在運(yùn)營(yíng)(2座移動(dòng)站)。

日本加氫站的主要運(yùn)營(yíng)商有:日本巖谷產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社、JXTG能源公司(ENEOS)、JHyM、大阪燃?xì)庥邢薰?、三重氫站有限?zé)任公司、出光興產(chǎn)株式會(huì)社、廣島豐田公司等等。日本加氫站的氫氣零售價(jià)格根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的不同，從1000日元/千克到1500日元/千克不等。此外，日本還建成了一系列多功能加氫站:綜合加注站可加注氫氣、汽油、CNG和LPG;加氫/加氣合建站，可加注氫氣、CNG和LPG;內(nèi)建有便利店的加氫站，高速公路加氫站，機(jī)場(chǎng)加氫站等。

4.1.2、德國(guó)加氫站建設(shè)及相關(guān)政策歐盟加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)政策

歐盟作為最早涉及燃料電池的地區(qū)之一，一直致力于發(fā)展燃料電池產(chǎn)業(yè)。其中最重要的政策莫過(guò)于2008年成立的歐盟燃料電池與氫能聯(lián)合事業(yè)(FCHJU)。FCHJU成立的目的是支持歐洲燃料電池和氫能技術(shù)的研究、開發(fā)和示范活動(dòng)。

FCHJU的三名成員是代表歐盟的歐盟委員會(huì)、代表燃料電池和氫氣行業(yè)的氫氣歐洲(HYDROGENEUROPE)以及代表研究團(tuán)體的N.ERGHY組織，它的目標(biāo)是通過(guò)多方的集中努力把氫和燃料電池技術(shù)帶入歐洲。為此，F(xiàn)CHJU每年都會(huì)主持并資助數(shù)項(xiàng)與氫能和燃料電池相關(guān)的項(xiàng)目，現(xiàn)階段的戰(zhàn)略目標(biāo)是到2020年，燃料電池和氫氣技術(shù)成為未來(lái)歐洲能源和運(yùn)輸系統(tǒng)的支柱之一，為2050年向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型做出重要貢獻(xiàn)。

FCHJU成立之前，歐盟在第6框架研究計(jì)劃(The6thFrameworkProgrammeforResearch，F(xiàn)P6)的背景下進(jìn)行了兩項(xiàng)關(guān)于燃料電池大巴(FCB)和配套基礎(chǔ)設(shè)施加氫站的研究，這兩個(gè)項(xiàng)目是歐洲清潔城市交通(CUTE:2001-2006年，9個(gè)歐洲國(guó)家為期兩年的FCV示范運(yùn)行，探尋不同供氫方式加氫站的效率及可靠性)和歐洲的燃料電池客車示范計(jì)劃(HyFLEET:CUTE:2006-2009年，CUTE的延續(xù)，優(yōu)化現(xiàn)有的加氫站的效率以及可靠性，在柏林開發(fā)并建造新型的加氫站)。FCHJU成立后，歐盟關(guān)于氫和燃料電池的項(xiàng)目都由FCHJU主持并提供研究經(jīng)費(fèi)。

德國(guó)加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)政策

德國(guó)是歐洲國(guó)家中推廣氫能與燃料電池最早和最為積極的國(guó)家。2002年12月即由德國(guó)交通運(yùn)輸部和相關(guān)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者聯(lián)合倡議成立了CEP(CleanEnergyPartership)合作框架，其最初目的是測(cè)試氫氣作為燃料的適用性，有20個(gè)行業(yè)合作伙伴，比如AirLiquide，BMW、戴姆勒、福特、殼牌、西門子、豐田及大眾等，為氫燃料電池汽車的市場(chǎng)推廣鋪平道路。此外，CEP為氫能技術(shù)制定了通用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，是德國(guó)的氫能基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)張的基石和開創(chuàng)性的示范項(xiàng)目。

2004年德國(guó)政府牽頭成立了國(guó)家氫能與燃料電池組織(NOWGmbH)，以支持氫能經(jīng)濟(jì)的初期發(fā)展。該組織的管理層由德國(guó)聯(lián)通署、建筑與城市發(fā)展部等5個(gè)部門組成。

2005年，林德集團(tuán)提出在德國(guó)修建1800千米的“氫氣高速公路”，并沿路建立40座加氫站，將德國(guó)主要城市連接起來(lái)，形成環(huán)狀“氫氣高速公路”網(wǎng)絡(luò)。

2006年。德國(guó)政府、產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界聯(lián)合出臺(tái)“氫能和燃料電池技術(shù)國(guó)家創(chuàng)新計(jì)劃(NationalInnovationProgramHydrogenandFuelCellTechnology，NIP)”。NIP旨在加速基于這種面向未來(lái)技術(shù)產(chǎn)品的市場(chǎng)準(zhǔn)備過(guò)程。截至2016年，NIP在過(guò)去的10年間總共投資14億歐元，其中一半資金由聯(lián)邦政府提供，而另一半則由參與創(chuàng)新計(jì)劃的企業(yè)共同資助。

2012年6月，德國(guó)交通部和業(yè)界合作伙伴(法液空、空氣產(chǎn)品、戴姆勒、林德和道達(dá)爾)聯(lián)合簽署了一份關(guān)于未來(lái)氫氣供應(yīng)的合作文件:聯(lián)合開發(fā)加氫站網(wǎng)絡(luò)。在第一階段，由國(guó)家創(chuàng)新計(jì)劃支持，將在柏林、漢堡、杜塞爾多夫、法蘭克福、斯圖加特和慕尼黑等大都市地區(qū)以及沿著連接這些城市的高速公路上繼續(xù)推行CEP，建設(shè)50座加氫站。這種基本的氫氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于支持第一階段燃料電池車輛的銷售是必要的。

2013年9月，HydrogenMobility(H2Mobility)倡議合作伙伴由法液空、戴姆勒、林德、OMV、殼牌和道達(dá)爾開啟。該項(xiàng)目計(jì)劃投入3.9億美元使德國(guó)加氫站到2023年增加到400座，高速公路沿線相鄰兩座加氫站之間的距離不超過(guò)90千米且德國(guó)主要大城市至少擁有10座加氫站。H2Mobility將沿用CEP開發(fā)的加氫站標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行加氫站的規(guī)劃、建造和運(yùn)營(yíng)。加氫站將可能加建于現(xiàn)有加油站內(nèi)，以便節(jié)省空間與成本。H2Mobility還將設(shè)計(jì)用于氫儲(chǔ)存，壓縮和加注的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化組件，通過(guò)規(guī)?；?jīng)濟(jì)來(lái)降低加氫站成本，標(biāo)準(zhǔn)化組件的設(shè)計(jì)也有助于把加氫站的建設(shè)周期降至4到8周。

2016年9月，德國(guó)政府通過(guò)了未來(lái)十年(2016-2026)氫能和燃料電池國(guó)家創(chuàng)新計(jì)劃(NIP)，這是對(duì)NIP第一階段(2007-2016)的延續(xù)。NIP第二階段將聚焦于進(jìn)一步的降低成本、提高氫能和燃料電池技術(shù)的可靠性以及市場(chǎng)推廣。根據(jù)該計(jì)劃，德國(guó)政府未來(lái)十年將投入超過(guò)20億歐元來(lái)實(shí)現(xiàn)氫能和燃料電池技術(shù)的創(chuàng)新，其中40%的資金將用于研發(fā)示范和市場(chǎng)開發(fā)，而剩余的60%主要用于支持市場(chǎng)推廣。該計(jì)劃肯定了H2Mobility加氫站網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的部署，并支持使用公共資金在非盈利階段建立加氫站網(wǎng)絡(luò)。

德國(guó)加氫站的建設(shè)情況

德國(guó)正在運(yùn)營(yíng)的加氫站有60座，另有38座在建設(shè)或規(guī)劃中，柏林、漢堡、萊茵一魯爾地區(qū)、斯圖加特及慕尼黑等主要城市早已經(jīng)覆蓋，2015年05月，德國(guó)第一座高速公路加氫站正式營(yíng)業(yè)，這座加氫站位于維爾茨堡和紐倫堡之間的A3高速公路上的道達(dá)爾服務(wù)區(qū)，在這之后，德國(guó)不斷有位于高速公路上或樞紐位置的加氫站開放，這些加氫站試圖將德國(guó)主要城市連接起來(lái)，形成環(huán)狀“氫氣高速公路”網(wǎng)絡(luò)，截至目前，德國(guó)的南部、中部、北部地區(qū)都有加氫站分布，駕駛?cè)剂想姵仄囏灤┑聡?guó)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，德國(guó)已經(jīng)形成了基本的加氫站網(wǎng)絡(luò)。

在公布?xì)錃鈦?lái)源的21座加氫站中，有20座采用的是拖車運(yùn)輸站外供氫(5座站采用液態(tài)氫運(yùn)輸，其余均為氣態(tài)氫)，5座采用電解水現(xiàn)場(chǎng)制氫，1座采用管道運(yùn)輸。德國(guó)目前開放加氫站主要由道達(dá)爾(Total)、殼牌(Shell)、大瀑布電力公司(Vattenfall)、法液空(Airliquide)、OMV、FhgISE等6家公司負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。

4.1.3、美國(guó)加州加氫站建設(shè)及運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀

美國(guó)國(guó)內(nèi)的加氫站大部分分布在加利福利亞州，因此這里我們主要介紹加州的加氫站建設(shè)情況。加州加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)政策:

2012年6月，加州燃料電池聯(lián)盟(CaFCP)發(fā)布了加州氫燃料電池路線圖:氫燃料電池電動(dòng)汽車商業(yè)化(ACaliforniaRoadMap:TheCommercializationofHydrogenFuelCellVehicles)。根據(jù)路線圖，空氣資源委員會(huì)(ARB)、學(xué)術(shù)/研究機(jī)構(gòu)、汽車制造商、加州能源委員會(huì)(CEC)、加氫站運(yùn)營(yíng)商、美國(guó)能源部(DOE)下屬國(guó)家實(shí)驗(yàn)室將聯(lián)合起來(lái)，為燃料電池電動(dòng)汽車的大規(guī)模商業(yè)化建立基礎(chǔ)。2014年，CaFCP對(duì)路線圖進(jìn)行了更新，提出了加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和燃料電池汽車運(yùn)行數(shù)量的新目標(biāo)，到2020年加氫站數(shù)量要達(dá)到87座，到2023年要達(dá)到123座、燃料電池汽車要達(dá)到6萬(wàn)輛。

2013年初，加州眾議院通過(guò)第八號(hào)法案(AssemblyBill8，AB8)，為最初的加氫站網(wǎng)絡(luò)提供資金支持。該法案的內(nèi)容包括至少為100個(gè)加氫站提供資金支持，并且承諾每年通過(guò)能源委員會(huì)的可再生替代燃料與車輛技術(shù)工程辦公室，每年建設(shè)8座加氫站，為每座站提供高達(dá)2000萬(wàn)美元的資金。這一法案構(gòu)建了能源委員會(huì)、空氣資源委員會(huì)與產(chǎn)業(yè)界前所未有的合作，從而實(shí)現(xiàn)在早期的商業(yè)化過(guò)程中能夠?qū)嵤虑笫堑匾?guī)劃網(wǎng)絡(luò)，并保證加氫站網(wǎng)絡(luò)符合早期消費(fèi)者的需求。該法案通過(guò)的同時(shí)，眾多汽車制造商也發(fā)布了自己的燃料電池電動(dòng)汽車商業(yè)化計(jì)劃，豐田、現(xiàn)代、通用、本田、梅賽德斯/戴姆勒等制造商一直致力于燃料電池的商業(yè)化發(fā)展。

在燃料電池電動(dòng)汽車的時(shí)代真正到來(lái)之前，氫能源基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)仍然是其實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的最大挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，2013年5月，美國(guó)能源部(DOE)與汽車制造商以及其他主要利益相關(guān)者一起推出了H2USA這一全新的公私合作關(guān)系，來(lái)應(yīng)對(duì)建設(shè)氫能源基礎(chǔ)設(shè)施所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。H2USA的目標(biāo)是解決建設(shè)加氫基礎(chǔ)設(shè)施所面臨的障礙，引進(jìn)燃料電池電動(dòng)汽車，最終在全美實(shí)現(xiàn)燃料電池電動(dòng)汽車的大規(guī)模使用。到目前為止，H2USA支持了約25座加氫站的示范與技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目。

2014年，美國(guó)能源部(DOE)燃料電池技術(shù)辦公室(FCTO)推出氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施研究和站點(diǎn)技術(shù)(H2FIRST)項(xiàng)目，試圖利用國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研能力來(lái)解決與加氫站建設(shè)等相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)，該項(xiàng)目由桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(SNL)和國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)牽頭，并得到廣泛的公私合作伙伴的支持。H2FIRST的目標(biāo)是在燃料電池電動(dòng)汽車引入市場(chǎng)之后(2015-2017年)，確保客戶具有在傳統(tǒng)汽油/柴油站加油相類似的體驗(yàn)，2017年之后向更高級(jí)的加氫技術(shù)過(guò)渡。

2016年9月，加州氫業(yè)務(wù)理事會(huì)(CHBC)舉行了“融資建設(shè)第101個(gè)加氫站”的專家研討會(huì)。會(huì)議認(rèn)為市場(chǎng)的發(fā)展必須要引入更多的私人融資，而加氫站數(shù)年之后也會(huì)變?yōu)槲饺速Y本的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。盡管在未來(lái)可以吸引私人資本的投入，從而代替政府的資金扶持，但是加氫站的發(fā)展建設(shè)仍然離不開政府層面的支持。除了為加氫站提供建設(shè)和運(yùn)營(yíng)資金之外，還可以為建設(shè)運(yùn)營(yíng)商提供多種形式的鼓勵(lì)政策，比如:稅收優(yōu)惠、低成本貸款和貸款擔(dān)保等。

2017年2月，加州能源委員會(huì)宣布將通過(guò)GrantFundingOpportunity(GFO)16—605基金，在加州地區(qū)將繼續(xù)建設(shè)16個(gè)高容量加氫站，擴(kuò)大現(xiàn)有的加氫站網(wǎng)絡(luò)，這些加氫站將會(huì)在2019年對(duì)外開放。這些加氫站將會(huì)進(jìn)一步提升加氫站網(wǎng)絡(luò)的密度，助力燃料電池汽車的發(fā)展。在2017年6月15號(hào)加州能源委員會(huì)舉辦的商務(wù)會(huì)議，能源委員會(huì)發(fā)起了眾多項(xiàng)目和資助，包括擴(kuò)大國(guó)家現(xiàn)有的加氫站網(wǎng)絡(luò)、資助能源創(chuàng)新和地?zé)崮茉吹拈_發(fā)。會(huì)議批準(zhǔn)將資助9座加氫站的建設(shè)，這些加氫站將有效地加強(qiáng)加州能源基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。

加州地區(qū)加氫站建設(shè)情況

截至2018年底，美國(guó)正在運(yùn)營(yíng)的加氫站有42座，根據(jù)加州燃料電池聯(lián)盟(CaFCP)的數(shù)據(jù)，其中39座就位于加州地區(qū)，全部為零售型加氫站，此外，維護(hù)中、在建或計(jì)劃中的加氫站有9座，政府議案中提議要建的加氫站有16座。這些加氫站主要由6個(gè)運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng):真零(TrueZero)公司、空氣產(chǎn)品(AirProducts)公司、林德(Linde)公司、法液空(AirLiquide)、ITM能源和殼牌(Shell)公司。

39座零售加氫站都能實(shí)現(xiàn)35MPa和70MPa雙壓力加注，而德國(guó)和日本極少有雙壓力加注的站，并且大部分是24小時(shí)運(yùn)營(yíng)，且一周開放7天。在可查詢供應(yīng)規(guī)模的加氫站中，日供應(yīng)規(guī)模都在140-200kg/天的范圍之內(nèi)。在氫氣來(lái)源方面，大部分加氫站采用的是拖車運(yùn)輸站外供氫并且以氣態(tài)運(yùn)輸為主。

4.2、國(guó)內(nèi)加氫站的建設(shè)情況

國(guó)內(nèi)加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)政策

我國(guó)十分重視新能源汽車的發(fā)展，科技部自“十五”以來(lái)就不間斷的部署了一批氫能與燃料電池方面的研發(fā)項(xiàng)目，支持國(guó)內(nèi)燃料電池汽車和加氫站的研發(fā)和示范。2006年發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中，在先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域中明確規(guī)劃了氫能與燃料電池的發(fā)展方向。

2012年，國(guó)務(wù)院頒布了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》，提出燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國(guó)際同步發(fā)展，并繼續(xù)支持開展燃料電池汽車運(yùn)行示范，帶動(dòng)氫的制備、儲(chǔ)運(yùn)和加注技術(shù)發(fā)展。

2014年，為進(jìn)一步加快發(fā)展新能源汽車，財(cái)政部、國(guó)家發(fā)改委等部委發(fā)布了《關(guān)于新能源汽車充電設(shè)備建設(shè)獎(jiǎng)勵(lì)的通知》，其中規(guī)定對(duì)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)且日加氫能力不少于200千克的新建燃料電池加氫站每個(gè)站獎(jiǎng)勵(lì)400萬(wàn)元。

2014年11月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》，氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新列為15項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)之一，氫能產(chǎn)業(yè)首次被提升到國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略高度。

2015年，工信部發(fā)布了《中國(guó)制造2025》，提出到2020年，生產(chǎn)1000輛燃料電池汽車并進(jìn)行示范運(yùn)行;到2025年，制氫、加氫等配套基礎(chǔ)設(shè)施基本完善，燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運(yùn)行。

2016年10月，由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院和全國(guó)氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)聯(lián)合研究編著的《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2016)》發(fā)布。該書深入剖析了我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及發(fā)展前景，明確了我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施在近期(2016-2020年)、中期(2020-2030年)和遠(yuǎn)期(2030-2050年)三個(gè)階段的發(fā)展目標(biāo)和主要任務(wù)，首次提出了發(fā)展路線圖，并就加快發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施提出了政策建議。到2020年，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展將取得重大突破，其中，以能源形式利用的氫氣產(chǎn)能規(guī)模將達(dá)到720億m3、加氫站數(shù)量達(dá)到100座、燃料電池車輛達(dá)到10000輛、氫能軌道交通車輛達(dá)到50列、行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到3000億元。到2030年，氫能產(chǎn)業(yè)將成為我國(guó)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)和新能源戰(zhàn)略的重要組成部分，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將突破10000億元、加氫站數(shù)量達(dá)到1000座、燃料電池車輛保有量達(dá)到200萬(wàn)輛、高壓氫氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)里程達(dá)到3000千米，氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系完善程度迫近發(fā)達(dá)國(guó)家水平，氫能與燃料電池檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展及服務(wù)平臺(tái)建設(shè)形成對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效支撐。

同月召開的2016中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)上《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》也正式發(fā)布，該路線圖的出臺(tái)是為了推動(dòng)《中國(guó)制造2025》在汽車技術(shù)層面的貫徹落實(shí)。由工信部委托中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)組織行業(yè)力量開展了節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖的研究及編制工作，包括節(jié)能汽車、純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、汽車制造技術(shù)、汽車輕量化技術(shù)及動(dòng)力電池技術(shù)等七大領(lǐng)域。其中的燃料電池汽車發(fā)展路線圖中也涵蓋了氫能基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展路線目標(biāo)，其中的加氫站發(fā)展目標(biāo)與前述藍(lán)皮書一致。在上述路線圖及藍(lán)皮書的指引下，中國(guó)的氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展已呈現(xiàn)出進(jìn)入快車道的趨勢(shì)，上海市率先出臺(tái)了國(guó)內(nèi)首個(gè)地方氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃《上海市燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃》，其中關(guān)于加氫站的發(fā)展目標(biāo)是在2020年建設(shè)加氫站5-10座，至2025年建成50座。

國(guó)內(nèi)加氫站的建設(shè)情況

截至2018年底，我國(guó)已有23座加氫站在運(yùn)營(yíng)，大部分都是以35Mpa加注氫氣，并且以外供氫氣為主。

對(duì)于全球而言，通過(guò)上文的分析，我們認(rèn)為加氫站及網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)主要難點(diǎn)并不是在技術(shù)層面上，其主要難點(diǎn)是如何降低成本。不僅是建設(shè)成本，還有日常運(yùn)營(yíng)成本。據(jù)日本主要的加氫站建設(shè)運(yùn)營(yíng)商巖谷產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)，加氫站的一年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用為5000萬(wàn)日元(300萬(wàn)人民幣)左右，要想實(shí)現(xiàn)盈利，每個(gè)站點(diǎn)需要有700-1000輛FCV(固定客戶)來(lái)加氫，然而在目前的普及程度上，這是不可能達(dá)到的。

我國(guó)在加氫網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)上還處于起步階段，核心設(shè)備基本依賴進(jìn)口，加氫站數(shù)量也比較少，整體比較薄弱。通過(guò)對(duì)日本、德國(guó)、美國(guó)的加氫站及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況的分析，我們可以借鑒: