加氢站开发成本分析与优化<br/>——以燃料电池汽车示范城市为例

加氢站开发成本分析与优化
——以燃料电池汽车示范城市为例

2023-01-06汪抒亚

石油石化绿色低碳 2022年1期

汪抒亚

（中国石化广东石油分公司，广东广州 510620）

在全球明确提出碳达峰、碳中和战略目标的形势下，各国纷纷加快探讨和研究开发清洁、高效、安全、可持续的新能源。其中氢能被视为最具发展潜力的清洁能源之一。美国、欧盟、日本、韩国等多个国家和地区已将氢能和燃料电池发展提升到国家战略层面，并制定了战略发展规划和中远期发展目标。

2021年4月，国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，就确保如期实现碳达峰、碳中和作出全面部署，充分彰显了我国推进绿色低碳转型和高质量发展的巨大勇气、坚定信心和空前力度，充分展现了我国积极参与和引领全球气候治理的大国担当。国家多部委对氢能和燃料电池的关注持续提升，将其列为“十四五”期间的战略新兴产业，北京、上海、重庆、广东、浙江、河北等省以及多个城市的“十四五”发展规划中都有涉及燃料电池汽车产业，且总产值规模将达近万亿元。

截止2021年末全国累计建成各类加氢站超过190座，其中在营加氢站超过157座，两项数据均已超过日本、跃居世界第一。《中国氢能产业发展报告2020》[1]显示，到2050年氢能占终端能源消费比例将达10%，氢需求总量为6 000万吨、产业产值12万亿元、加氢站达12 000座、氢燃料电池汽车保有量达3 000万辆。

但在强力鼓励和高度重视氢能源发展的大趋势、多项支持政策出台的利好、特别是2022年冬奥会展现低碳环保的迫切需要之下，2021年全国仅建成加氢站约70座，真正商业运营不足70%，与预计目标相去甚远。可以说在氢能源应用场景开发至关重要的终端环节发展不尽如人意。

导致这一现象的技术、经济原因复杂，其中不可忽视的是加氢站开发建设成本居高不下。即使在考虑政府建设和运营补贴后仍令人望而生畏，造成意向企业在试水之后更倾向于持观望态度。

该文试以国家批准的燃料电池汽车示范城市群（广东片区）为例，对车用氢气加氢站开发建设全成本进行充分分析并据此提出优化建议，对氢能产业在中国的发展做出有益探讨。

1 燃料电池汽车示范城市群概况

2021年8月财政部、工信部、科技部、国家发改委、国家能源局正式批复广东燃料电池汽车示范应用城市群（简称“示范城市群”，下同）为首批示范城市群之一。该城市群覆盖5省12市，以广东省佛山市为牵头城市，参与城市包括广州、深圳、珠海、东莞、中山、阳江、云浮等以及福建福州市、内蒙古包头市、安徽六安市及山东淄博市。2021年12月联合国开发计划署氢能产业大会在佛山市南海区举行，示范城市群项目正式启动，拉开了为期4年示范工作的帷幕。

2020年9月以来，广东省先后出台了《广东省氢燃料电池汽车标准体系与规划路线图（2020-2024年）》《广东省培育新能源产业集群行动计划（2021-2025年）》《广东省加快氢燃料电池汽车产业发展实施方案》，促进氢燃料电池汽车产业优化升级。2021年11月又下发了《广东省加快建设燃料电池汽车示范城市群行动计划（2021-2025年）》征求意见稿，提出到示范期末省内年供氢规模超过10万吨，建成加氢站约200座，车用氢气终端售价降到30元/ 公斤以下，实现推广1万辆以上燃料电池汽车的发展目标，示范城市群产业链更加完善。为鼓励发展，省级财政对“十四五”期间建成并投入使用且日加氢能力500公斤及以上的加氢站给予补贴，其中属于油、氢、气一体化的综合能源补给站补贴250万元/站；独立占地固定式加氢补贴200万元/站；撬装式加氢站补贴150万元/站。地方财政按照省补贴额度1：1予以补贴，各级财政补贴合计不超过500万元/站。

目前，广东省已汇集超过300家相关企业，产值超100亿元，已建成及在建加氢站超过50座（招标未建站未统计），其中22座加氢站已投入运营，数量居全国第一，是我国规模最大的燃料电池汽车产业集群之一。

按照示范期间推广1万辆氢燃料电池汽车的目标，需要新增至少100座加氢站并规划形成加氢网络，平均每年需建成20多个加氢站。但2021年示范城市群的广东省域8市合计仅建成加氢站13座，且主要集中广州、佛山两地，其它城市仍仅限于初步规划或试点中。

2 广东加氢站开发成本分析

加氢站的开发建设成本主要由两部分构成：一是站点所需的土地相关成本；二是建设相关的设备及设计、施工、监理等成本。不同城市、位置和不同配置、规模、加氢能力的加氢站上述成本所占比重有所不同。加氢站如果为城市公交和物流服务需要建设在城市或城郊，目前广东城市大多人口密集，尤其广州、广州、深圳、珠海、东莞、中山等地寸土寸金，建站土地成本极高。且根据现行土地法规，在申请加氢站建设时必须使用商业用地；如果建设在相对较为便宜的工业用地上，建成后只能给自有产品加氢或进行实验，不能公开运营。综合考虑氢气管束车的行车动线与疏散路线以及加氢车道，最小占地面积需1 000平方米；而广东城市群2020—2021年平均加氢站地价约18 800元/平方米，单站土地成本在1 880万元以上。

我国目前建造的加氢站设计的加注压力多为 35 MPa，主要原因是我国燃料电池车以客车、专用车、物流车等商用车为主，这类车需要35 MPa的加注压力。以现行加氢站压力级别35 MPa（储氢压力45 MPa）、最小加注规模500 kg/d的固定式加氢站为例，加氢站主要设备包括一套45 MPa氢气压缩机、一组45 MPa储氢瓶组（储量9 m3）、一台双枪加氢机以及加氢工艺管道与配套的安全控制系统。成套设备投资（含工艺安装）约900万元，土建费用约200万元。

综上，预计在广东城市群开发一座加油站总投资达到2 980万元；其中土地成本占63%，设备成本占30%。

按照广东城市群现有在营加氢站平均氢气销售量100 kg/d，即使考虑取得各级政府最高建站补贴500万元，土地使用期限40年内也无法收回投资。

3 加氢站开发成本优化探讨

从加氢站发展成本结构看，可降成本集中在土地和设备二者。

3.1 土地成本控制

在现有加油站、加气站基础上配建加氢站，能够最大程度解决土地成本难题。《加氢站技术规范（GB50516-2010）》中规定加氢站可与天然气加气站或加油站联合建站。地方性法规如《广州市加氢站管理暂行办法》规定，鼓励各企业推进与汽车加油站或加气站等合并建设的油、氢、气一体化综合能源站。现有加油（气）站在红线范围内改扩建加氢站可视为已纳入加氢站专项规划。因此，在已有加油站中增建加氢装置能够节省另行取得土地的巨大投资，同时规避规划报建问题，是优化开发成本的关键。

3.2 设备成本控制

目前加氢站核心设备依赖进口，包括压缩机、加氢枪及其软管、流量计、安全阀、氢气管道和阀件等，其中压缩机普遍占设备总费用约30%[2]。此外加氢站建设尚在探索和试水阶段，加氢设备产能较低，全国全年不足百套。加氢站规模及系统配置各不相同，个性化配置导致设备制造成本偏高，配套设备规模化和批量生产程度严重不足，均导致加氢站设备成本居高不下。因此设备成本控制关键在于加速标准化和规模化，加大研发设计投入和加快技术研究，采用经验成熟的设计技术方案和标准化定型的设备可极大提高生产和建设效率，通过这些措施压缩机成本可降低20%~30%，储氢容器成本可降低约20%，成套设备总成本可降低25%。若进一步推动国产化，在此基础上有望再降低20%~30%设备购置成本，总设备购置成本有望降低40%~50%。

4 建议

通过加氢站开发成本结构分析，为实现氢能产业应用场景与终端网络同步开发，促进氢能产业链良性发展，可循如下思路不断降低加氢站开发建设成本。

4.1 建站模式首选油氢合建模式

在已有加油站中增建加氢装置不仅节省了另行取得土地的巨大投资，同时规避了规划报建问题，而且配套设施可沿用已有建筑，能够缩短整个建设周期，进一步降低开发成本。

此外，从进站路网考虑，合建模式更优。加氢站单建模式需要重新综合考虑市政路网情况，增加选址难度。合建模式完全规避了这些困难，站点直接沿用加油站既有的成熟路网规划和沿途指示标志，有利于加氢站的商业化运营，促进氢能产业尽快成熟。

4.2 出台产业政策，加快加氢站设备的国产化、标准化和规模化

虽然国家和地方政府不断发布政策，要求稳步构建氢能产业体系，完善氢能制、储、输、用一体化布局。但目前诸多政策中，对加氢站关键设备研发的支持鼓励尚处于空白阶段，亟需有关部门提高重视，将加氢站设备列入国家装备产业升级战略加大研发设计投入、加快技术研究，通过标准化、定型化和规模化大幅缩短设备制造周期、有效降低工程造价，并在未来发展成为国际主流加氢设备制造强国，对于在世界能源转型中抢占先机具有重要战略意义。

4.3 突破现有土地政策，鼓励交通运输氢能化

现行的国家政策法规将对外商业运营的加氢站在土地规划上完全沿袭了加油站的相关规定。目前国内主推的氢燃料电池车辆基本上是公交车和物流车；可以预见未来相当长时期内加氢站实际主要为公交车和物流车服务。针对产业发展初始阶段实际情况，建议国家有关部门从促进氢能产业发展的角度出发，给加氢站土地政策开“绿灯”。可考虑在符合城市空间总体规划前提下，只要客户群体中公交车和物流车满足一定比例，就允许按照GB50137-2011《城市用地分类与规划建设用地标准》分类中的（其他）公用设施营业网点、加油加气站用地（以及分道路与交通设施用地建设加氢站。相比直接给予建站补贴，不仅政府得以更有效利用稀缺土地资源，取得一定财政收入，同时更能实现精准导向，切实达到促进氢能产业发展的目的。