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像加油一样加氢,还有多远

2021-06-24

中国石油石化 2021年11期
关键词:氢能制氢燃料电池

文/本刊记者 于 洋

加氢站的发展,最终必须落在商业化模式的土壤中才能生根发芽。

15年后相似的画面再次出现。2022年,第24届冬季奥林匹克运动会将在北京和河北张家口两地举办。为了绿色办奥运,届时整个场馆用电、场馆服务车辆将采用绿色能源。氢燃料电池汽车也成为活动服务车辆的重头戏。

张家口市常务副市长郭英称,为了保障绿色奥运,张家口引进实施了亿华通氢燃料电池、海波尔制氢、河北建投风电制氢综合利用、北汽福田欧辉氢能大巴等一批龙头示范项目。氢能正成为张家口的城市新名片。

一条从张家口至北京、石家庄的氢能走廊正在形成:在张家口至北京、石家庄的高速公路和国道沿线,建设10座液氢储氢型加氢站,支持燃料电池城际客车、物流车和重型卡车的跨城际运营。

既有前车之鉴,10多年后再次因冬奥会活动燃起的加氢站热潮会不会重蹈覆辙呢?

“国家队”入场

2020年,是永丰加氢站的转折之年。在多年未有突破性进展后,中国石化的入场让永丰加氢站获得了新生。在完成改造升级后,2021年永丰加氢站除自身制氢外,每天都有500公斤左右电池氢产品从燕山石化发来,每天加氢量由原来的600kg/天提升为1000 kg /天。按照永丰站内工作人员之前计算的投资回报模型,这意味着永丰加氢站或许可以摆脱亏损的局面。

▲目前国内运营的加氢站多是为国际大型活动而建的示范站。摄影/李 雪

进入2021年,在国资委监管的央企中,已有至少26家企业布局氢能业务。“两桶油”的加氢站建设如火如荼。

2021年2月18日,《中国石油报》发布消息称,中国石油合资建设的太子城服务区加氢站正式投入使用。作为中国石油批复的首座加氢示范站,太子城服务区加氢站位于2022年冬奥会张家口崇礼赛区核心区域,也是冬奥会的首座加氢站,预计为上千辆冬奥新能源车提供加氢服务。中国石油称,今年还将有3座加氢站在河北和北京地区投运。未来,中国石油将在全国范围投运50座加氢站。

除了中国石油外,中国石化现已全面展开相关建设。除了已经运行的10座加氢站外,中国石化今年要建成运行100座加氢站,“十四五”期间建成1000座加氢站,对氢能全产业链进行系统布局,让加氢像加油一样方便。在中国石化的规划中。加油站将逐步向“油气氢电服”综合加能站转型,努力推进打造中国第一氢能公司。

努力不止体现在数字上。“国家队”的入场,不仅促进了行业成本的降低,而且带动了行业核心技术的发展突破。

▲尽管氢能发展还有种种问题,但代表了未来的一种方向。供图/视觉中国

2018年9月,中国石化成立新能源研究所,为中国石化发展氢能产业提供关键技术支撑和决策咨询。成立两年多来,新能源研究所搭建了氢气纯化、电解水制氢和燃料电池技术研发平台,承担科技部重点研发项目——燃料电池车用氢气纯化技术研究,开发了炼厂副产氢生产燃料电池级氢气专用吸附剂;成功开发了电解水制氢专用铂碳阴极催化剂和铱系阳极催化剂,完成专利网布局,并利用自主研发的催化剂装配15千瓦级质子交换膜电解水制氢装置,能效指标达到了国内领先水平。

绿氢因为制氢途径最为环保代表着未来的发展方向,却面临着成本高,光伏、风电等电源高波动性带来的一系列制氢、储氢及控制系统等方面技术问题。中国石化已经开始为绿氢发展布局。“光伏、风电等可再生能源制氢最大的瓶颈,是把发电和制氢两个环节耦合起来进行控制,同时降低氢气成本。”新星公司发展计划部的陈文钢说。对此,新星公司建立了世界首创的波动电源制氢技术模型,突破一系列技术难题,形成专有的控制策略和控制技术。同时,为了满足东部城市氢基交通使用绿氢需要,新星公司同步在山东布局两个规模较小的光伏发电制氢项目,为东部沿海城市探索交通用绿氢发展途径提供经验。

快速入场的节奏从另一方面反映了“国家队”在建设加氢站方面的优势。以中国石化为例。目前,中国石化是国内最大的氢气生产企业。去年,中石化年产氢气350万吨,产量约占国内氢气总产量的14%。制氢方面,目前业内主要有三种制氢方式:副产氢提纯、化石能源重整制氢、电解水制氢。中国石化炼化企业工业副产氢和煤制氢、天然气制氢技术已相对成熟,为中国石化发展氢能产业奠定了基础。

“中国石化炼厂分布在全国各地,为未来覆盖全国的加氢站供氢提供了可能。此外,炼厂的选址也考虑了水源分布,为下一步电解水制绿氢提供了优势条件。”中国石化炼油事业部氢能专家说。

中国石化在氢的运输、储存、加注、使用环节,都有坚实的基础。作为上中下游一体化的能源化工公司,中国石化有着多年的气液储运和危化品储运管理经验,已建成了3条氢气长输管线。其中,巴陵至长岭氢气输送管线全长42公里,是国内最长的氢气长输管线。

而这些,也成为了中国石化打造第一氢能公司的底气所在。

“燃”起来的燃料车市场

在多方努力推动产业发展的同时,“国家队”的入场至关重要,业内人士一致认为。“就目前我国各地公布的在建拟建加氢站数量来看,预计2021年加氢站数量将有新的突破,或将达到200座以上,给氢燃料电池汽车提供了‘血液’。”隆众资讯分析师王思敏表示。从目前氢燃料电池车辆招标数量来看,今年燃料汽车的销量也会大增。

一方面是“两桶油”等企业的加氢站基础设施建设如火如荼,另一方面则是氢燃料电池汽车在2021年开年就呈现爆发之势。

2021年以来,截至2月中旬,据公开资料不完全整理来看,招标/中标氢燃料电池车数已达690辆,达到2020年全年燃料电池汽车累计销售量的58.6%。据中国汽车技术研究中心首席专家方海峰介绍,截至今年2月,全球累计销售3.4万辆氢燃料电池汽车,1—2月销量1800多辆,韩国、美国、中国、日本四国销量超过90%。与国外一些企业主推氢燃料电池乘用车不同的是,我国当前以氢燃料公交客车和商用车为主,今年以来推广主要集中在山东和安徽。

5月6日,企查查发布的数据显示,目前我国共有4900余家燃料电池相关企业,2020年新注册企业708家,同比下降30.1%;今年一季度新注册235家,同比增长86.5%。

实际上,去年以来各省市都在发力氢燃料电池产业。

2020年9月,《北京市氢燃料电池汽车产业发展规划(2020—2025年)》提出,2025年前实现氢燃料电池汽车突破1万辆。根据该规划,2025年前北京市将培育5家—10家具有国际影响力的氢燃料电池汽车产业链龙头企业,力争实现氢燃料电池汽车累计推广量突破1万辆,形成城市公交、旅游客运、重型货运和中型物流相结合的推广结构,氢燃料电池汽车全产业链累计产值突破240亿元。

除了北京外,上海、山东、山西、浙江等多地开始加速布局氢能业务。

《上海市燃料电池汽车产业创新发展实施计划》提出,到2023年上海燃料电池汽车产业要实现“百站、千亿、万辆”总体目标,即上海规划加氢站接近100座并建成运行超过30座,加氢网络全国最大,形成产出规模约1000亿元,发展规模居全国前列,推广燃料电池汽车接近1万辆,应用规模全国领先。

在此背景下,为了鼓励各地氢能产业的协同发展,业内预计国内首批燃料电池示范城市群(亦称“氢能示范城市群”)名单的公布已经进入倒计时。2021年,也被视为我国氢燃料电池汽车产业的发展元年。

在王思敏看来,政策方面,示范城市群的正式公布将大力促进当地燃料电池汽车产业链的快速发展;基础建设支撑方面,就燃料电池系统厂商的预期交付订单量看,2021年各系统厂家订单量已突破2019年峰值,如无突发事件,待示范城市群公布后,预计燃料电池汽车产销量大幅增长。

去年以来,各地方发展氢燃料电池车的热情持续高涨。方海峰称,依据各地方发布的政策规范,2025年我国燃料电池车推广规模可能突破13万辆,氢的需求将随之大幅增长。

在氢燃料电池车快速发展的同时,方海峰提醒:“应进一步明确燃料电池汽车的战略导向。同时,要从国家层面出台加氢设施建设的指导方案,以形成明确的超前供给体系。”

立法脚步渐近

而就在今年,一系列的政策让加氢站建设的立法脚步越来越近。纵览全,当前有15个国家已经发布了国家氢能发展战略,9个国家近期准备发布,26个国家正在探讨氢能发展政策。在我国,2019年氢能首次写入《政府工作报告》。2020年,国家在《能源法》征求意见稿中,首次将氢能纳入能源体系管理。《能源“十四五”规划》,则把氢能和燃料电池技术列为能源技术装备的主攻方向和重点任务。

目前,各地的主流做法是将加氢站参照加气站来予以管理,建设和运营需要办理“燃气经营许可证”和“气瓶充装许可证”。在广东佛山、山东济南还有湖南岳阳以及浙江、吉林等地,均以此种做法予以管理。

虽然我国各地政府积极出台了相应的氢能产业扶持政策,但有关加氢站建设目前仍然处于立法的空白,尚未有专门的相关立法。而在今年3月底,成都率先打破了加氢站建设立法的“平静”。

3月底,成都市经信局等8部门印发了《成都市加氢站建设运营管理办法(试行)》。业内人士一致认为:“我们看到了加氢站立法的脚步越来越近了。”

毫无疑问,成都的管理办法表明了当地政府对建设加氢站热点问题的态度。“这次四川成都的相关文件表明,成都政府更倾向于将加氢站作为危化品予以管理。”上海赵洪升律师事务所主任赵洪升说。

在本次《成都市加氢站运营管理办法(试行)》第十四条中明确规定,加氢站运营需要办理“危险化学品经营许可证”。例如,“在我市从事加氢站经营活动,须向市应急局申请办理‘危险化学品经营许可证’。”“在国家明确加氢站经营管理办法前,对制氢加氢一体站建设项目中的加氢项目核发‘危险化学品经营许可证’。”“核发的相关部门为成都市应急局。” 赵洪升说:“从以上规定中,可见成都市对于加氢站建设的安全问题更加予以关注。”这也回应了目前加氢站各个地方管理当中两种模式之争——是由应急管理部门以危险化学品行业予以管理还是把加氢站作为燃料能源的一种由住建等燃气管理部门来管理。

“成都市本次加氢站建设通知还有一个重大的立法倾向,就是将加氢站列入了特许经营权目录予以管理。”赵洪升说。办法第九条规定:“支持将加氢站纳入成都市特许经营权目录管理,在符合安全条件要求的前提下,由站点所在区(市)县开展为期两年的试点探索。”这就埋下了联想空间:未来加氢站是否会像城镇燃气那样以签署特许经营权的模式来予以推广?

这个问题面临着更深层的意义。通常来说,特许经营权意味着更高的标准,意味着政府部门更深度地参与。在特许经营权模式下,不论是采取BOT还是BOOT等模式,都意味着政府、企业与社会公共利益的一个博弈平衡。“而‘燃气经营许可证’或者‘危险化学品经营许可证’的管理模式则更加开放一些,对于参与加氢站建设的市场主体来说投资机遇和机会肯定是不一样的。”赵洪升说。当前,关于加氢站建设不论是国家层面的立法还是地方立法均存在空白。未来是单独进行氢能源相关立法还是在原有的城镇燃气相关法规下予以调整,将是一个巨大的博弈过程。

近期,发改委、司法部印发了《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》。《意见》对于促进能源清洁发展方面,要求加大对分布式能源、智能电网、储能技术、多能互补的政策支持力度,研究制定氢能、海洋能等新能源发展的标准规范和支持政策。时间显示为2021 年完成,由能源局、国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、自然资源部、市场监管总局负责。“可以说,氢能立法确实离我们越来越近了。”赵洪升说。

探索“中国模式”

比立法脚步更快的是中国加氢站模式的探索。5月8日,全球最大的加氢站进入测试运行阶段。一辆总重4.5吨的氢燃料电池货车,只需加氢3分钟,就能续航350公里……在通武线大兴区狼各庄东村东侧,占地20万平方米的国际氢能示范区正在火热建设中。示范区内,全球规模最大的加氢站已进入试运行阶段,每天约有10辆测试车在此加氢。一位正在加氢的司机算了一笔账:“传统货车跑350公里大约花费油钱近300元,氢能每公斤30元,同样续航里程加氢需花费270元,成本方面基本持平。”

落户大兴的全球最大加氢站,不仅将驿蓝模式复制下来,而且将驿蓝模式全新升级。国际氢能示范区相关负责人刘亚洁说,通武线毗邻北京大兴国际机场、京东“亚洲一号”仓库、京南物流基地等枢纽,可以提供丰富的氢能应用场景。加氢站稳定运行后,服务能力可以达到800至1000台货车。

加氢站的氢气管道,直接与国际氢能示范区的涉氢测试平台相连,待今年三季度测试平台建成后,可为园区中小企业提供共享涉氢测试服务,有效降低企业的研发成本,助力提高研发创新能力。据介绍,国际氢能示范区重点关注氢燃料电池产业中电堆、双极板、膜电极、空压机、质子交换膜、催化剂、碳纸、氢气循环系统等关键零部件环节,以龙头企业为纽带,吸引其上下游企业落地发展。现已汇集的龙头企业,包括亿华通、海珀尔、海德利森等30余家企业。

继上海驿蓝加氢站之后,大兴国际氢能示范园正在探索一条适合中国国情的加氢站发展道路。“中国政府非常聪明,国外很多是从轿车开始。但是,中国政府从商用车开始推是为了让这个行业能够真正实现盈利,而非一直在烧钱。”盖瑞特高增长地区市场总监王成龙说。我国以商用车为切入点,加氢站与工业园区用车相结合,这样做就有一定的优势。王成龙说:“公交车或者物流车队的线路都是固定的。在一定的区域内,只需要一个加氢站便可支持很多用氢量较大的公交车和物流车,足以让加氢站盈利。”

发展加氢站的道路不止一条。

“中石化正在努力打造油氢电混合一体的加油站,或许在今后很长一段时间代表了加氢站的发展方向。”能源战略专家许耀华说。香橙会氢能事业部总经理韩德祁也有相同看法:“未来在纯加氢站之外,与加油站、加气站合建的加氢站会成为新方向。因为这有利于商业模式的推广。”2019年7月,广东佛山已建起了国内首座油氢合建站“樟坑油氢合建站”。这座合建站可以提供电能源,由中国石化广东石油公司建设。

除油气合建站外,天然气和氢气合建站也在同步展开。“在土地审批难的情况下,合建站的确是一个可以尝试的方式。因为加油、加气相对成熟的运营模式,可以弥补加氢站前期的亏损。”氢燃料电池汽车研究员郑奇说。

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