我国东部沿海地区典型省份氢能产业现状及发展建议

2023-10-13李玉刚丁建南曹炼博

化工设计通讯 2023年9期

柳扬，李玉刚，丁建南，潘琦，曹炼博

（1.国能浙江南浔天然气热电有限公司，浙江湖州 313027；2.国能南京电力试验研究有限公司，江苏南京 210023）

近年来国内氢能产业呈现积极发展态势，全产业链规模以上工业企业超过300家，集中分布在长三角、粤港澳大湾区等区域[1-2]。自2020年“双碳”目标提出后，我国氢能产业发展进入快车道，但仍存在核心技术亟待攻关、绿氢成本较高、绿氢应用区域与富裕区域错位、缺少相关支持政策及应用场景等问题。江苏省、广东省等作为我国涉足氢能产业较早、企业集聚度较高的地区，已初步构建较为完整的氢能产业链，成为我国重要的氢能产业聚集区，如图1所示。

图1 氢能产业链示意

1 广东省氢能产业发展现状

目前广东省内有超过500家涉及氢能业务的企业，加氢站总数列全国第一。下游应用市场氢能需求进一步放大，将带动上游氢能的多元化供给发展。

1.1 制氢

广东省氢气资源区域分布主要集中在惠州、茂名、东莞、湛江、江门等地，氢气资源分布不均，现有制氢规模74.5万t/a。目前制氢工艺主要为副产氢提纯、甲醇裂解、水电解制氢和天然气制氢，氢气产量分别为37%，36%，9%，18%。

1.2 储氢、运氢

广东省储氢方式以高压气态储氢为主，目前已建/在建项目包括佛山、广州黄埔区储氢罐项目。固体储氢材料储氢技术基础良好，目前已建/在建项目包括：四会、中山市储氢合金粉项目，深圳市低压储氢材料燃料电池系统，华南理工大学固体储氢材料国家重点研发项目等。液氢储存技术在广东省尚无应用。目前已建/在建项目包括：广州鸿达兴业液氢工程、佛山液氢供应项目。

广东省运氢方式以长管拖车运输为主，氢气管道运输、液氢运输、储氢材料运输方式在广东省尚无应用实例。而长管拖车运输存在运输效率低、路权管制严、运输距离近、放氢时间长等弊端。

1.3 加氢、用氢

目前广东省已运营、已建成、在建及拟建的加氢站共61座，排名全国第一，占比18%。佛山南海瑞晖加氢站为我国第一座全商业运营加氢站，中国石化佛山樟坑油氢合建站为我国第一座油氢合建站，供氢压力35 MPa，单站日加氢能力500 kg 左右。加氢站建设方面目前已建/在建项目包括：佛山、广州黄埔区引进核心装备的相关企业。在加氢站建设方面，广东省目前正致力构建适合广东省需求的加氢站新模式。除了采用传统路线油氢合建方式外，还积极探索固体储氢材料储氢加氢、站内制氢加氢、电氢合建、气氢合建、液氢加氢等新模式。

作为国内最早进行氢能规划和氢能应用的省份之一，广东省氢能应用有许多特色，也形成了多项广东氢能应用之“最”。截至目前，广东拥有全国数量最多的氢燃料电池汽车和加氢站。

2 江苏省氢能产业发展现状

据初步统计，江苏省氢能产业链相关企业和机构超过300家，企业数量占全国总数量的8.5%，仅次于广东省位居全国第二，其中规上企业148家，上市企业21家，高新技术企业96家。

2.1 制氢

按氢源看，江苏省主要来源化工和钢铁行业。化工方面，金陵石化、华昌化工等企业依托成熟的煤制氢装置和技术制取氢气；扬子石化、镇江索尔维、中海油气（泰州）石化、林德气体等企业通过天然气制氢；江苏海伦石化制氢环节主要采用甲醇裂解制氢，具备投资少、能耗低、氢气纯度高等优点；金桥丰益氯碱、新浦化学、东华能源、江苏盐海化工有限公司、江苏海兴化工有限公司、盛虹炼化、连云港石化、天安化工、建滔能源、沂州焦化、液化空气（扬州）公司等企业依托现有生产工艺，通过回收方式收集工业副产氢能。钢铁方面，灰氢主要来源于焦炉煤气（高炉煤气较少，可忽略不计）。灰氢产量上，包括煤制氢、天然气制氢、副产氢等，每年氢产能在110万t 左右。

2.2 储氢、运氢

目前，江苏省现阶段已经形成了高压气态为主的储氢方式，氢气运输多采用长管拖车方式，可充装氢气300~400 kg/车，运输成本约为2元/kg，经济距离为150 km 以内，技术成熟、规范完善。气态钢瓶储氢领域，江苏省拥有国富氢能、中材科技、中集圣达因等国内行业龙头企业；中简科技、中复神鹰碳纤维等企业是国内碳纤维行业的领军企业，支撑高压氢储瓶所需碳纤维技术。液态储氢领域，国富氢能是国内氢液化装置供应商，中集圣达因是国内最大的低温液氢储罐和运输设备生产商。目前液态储氢方式能耗高、成本高、附属系统庞大、实际应用较少。固态储氢领域，江苏申建氢能等公司、江苏氢枫能源也在开展相关材料研制工作，但储氢材料重量大、成本高，储放氢有温度条件，目前省内市场应用较少。

运氢领域，华东氢能等公司具备开发用于运氢相关设备和技术的能力。目前各种储运氢方式的成本及能耗存在较大差异，主要为气态运氢，未来固体运氢由于储氢密度较大具有较好发展前景。

2.3 加氢、用氢

加氢基础设施，目前江苏省苏州市、南通市、盐城市、无锡市等地率先开展氢能产业示范应用，加氢设施布局已初步形成。江苏省已建成26座加氢站，已建成加氢站主要位于苏州、南通、盐城、无锡。加氢站运营方面，东华能源和嘉化氢能等行业领军企业已在苏州建设运营多个加氢站项目。中科液态阳光氢能公司建成国内首套液态阳光加氢站示范项目。

交通用氢场景，江苏省拥有苏州金龙、中车氢能、徐工汽车、扬州亚星客车、潍柴（扬州）亚星、九龙汽车等燃料电池汽车整车生产企业。交通应用方面，目前全省约有82辆氢燃料电池客车、公交车，257辆氢燃料电池物流车投入试运行，氢能示范应用取得初步成效。氢燃料电池物流车领域，苏州市200辆、南通市57辆，以城际和城市内物流配送专线为主要应用场景。多领域示范应用方面，目前已经进行的示范项目有公交车运营、物流车示范运营、氢能社会示范区、建筑照明供电、移动通信基站供电、医院备用电源、人才公寓热电联供等。

工业用氢领域，由于灰氢一般纯度较高，省内化工、钢铁等企业目前基本自用，少量供应邻近企业。

能源用氢领域，江苏省火力发电厂会在厂区内设置小型电解水制氢装置，根据GB 18218—2018《危险化学品重大危险源辨识》，氢气作为危险化学品其临界量为5 t，因此能源企业不做大规模储存，制取的氢气基本用于发电机氢冷。

3 东部沿海地区氢能产业发展存在问题

3.1 政策体系有待完善

目前沿海各地方在氢能的生产制备、基础设施、技术路径、产业布局等方面缺乏实操性引导政策。氢能涉及多个管理部门，部门职责分工尚未明晰，有关项目在立项、审批、实施、运营等环节均存在体制机制障碍，导致在氢能方面吸引投资、项目落地、人才引进、应用推广等方面推动受阻。产业政策也尚未明确，部分地区存在氢能仍作为危化品管理、园区制氢以及加氢设施审批难等问题。

3.2 氢气供给能力不足

目前东部地区氢源主要为灰氢，缺乏绿氢。化工、钢铁等企业目前氢气基本自用，副产氢实际富余量少。绿氢氢源富裕区域主要集中在三北地区，沿海东部地区远离绿氢氢源富集区域，绿氢应用区域与富裕区域严重错位。而本地制氢也存在电量不足等问题，以江苏省为例，清洁绿色电力需求大，电网对可再生能源电力基本可以全部消纳，不存在弃风弃光情况，可再生能源制氢现阶段无法大规模布局。氢气供给能力的不足造成全产业链成本较高，是制约氢能产业商业化应用的重要原因和瓶颈之一。一般而言，当氢气价格达到35元/kg 时，其使用成本才具有一定推广性。

3.3 应用示范场景单一

东部沿海地区氢能产业仍缺乏应用场景，由于氢燃料电池汽车成本、补贴政策、加氢设施等多方面因素影响，相关企业虽然拥有较大的商业用车保有量，但短期内进行车辆置换，尤其是置换氢燃料电池汽车的意愿不强。此外，氢能应用主要设想在商业用车、公共交通领域，而在港口船舶、商业供电等领域还缺乏布局和应用，关键领域的示范项目建设有待突破。应用场景的缺乏限制了氢能产业的发展，氢能产业发展更无法实现良性循环。

3.4 产业创新能力相对较弱

（1）在氢气提纯、储氢材料与装备、加氢站装备制造、氢燃料电池关键零部件等众多领域，与国内外先进水平相比存在较大差距甚至空白。燃料电池汽车主要是进行整车组装，燃料电池汽车电堆等核心部件仍然存在瓶颈，关键技术和装备对外依赖度大，技术创新水平依然薄弱。

（2）科技成果转化进程较慢。不少企业与科研院所合作，在膜电极、双极板、制氢、储氢、加氢站设备等领域研发取得了实质性进展，但质子交换膜、催化剂、碳纸、压缩机等“卡脖子”技术及规模化量产仍需时日且有待突破。

4 东部沿海地区氢能产业发展建议

4.1 加快完善氢能发展政策保障体系与氢能全产业链标准体系

强化氢能能源属性，大力优化氢能项目管理审批流程，建立氢能制备、检测服务、加氢基础设施等建设项目审批“绿色通道”。研究探索出台有利于氢能技术创新、项目孵化和应用场景拓展相关财税政策，积极引导社会资本支持氢能产业发展。加快建立健全氢能制、储、输、用标准体系，重点围绕氢能质量、安全等基础标准，制氢、储运、加氢等基础标准，以及氢燃料汽车、储能等应用标准，有效增强标准供给。

4.2 加快发展绿色低碳的多元化氢源

目前东部沿海地区现有氢源供应只能满足氢能产业发展初期需求，各地氢源中长期供应缺乏保障，同时未来氢源供应体系建设应该以清洁、低碳和多元化为前提。未来电力充裕情况下，东部沿海地区应该考虑新能源弃风弃光电解海水或淡水制氢。同时鉴于未来三北地区新能源基地建设加速，可考虑将西电东送，并充分利用峰谷电价差政策，通过电解水制氢提高绿氢供应量；在未来氢气高压远距离输送技术获得突破后，可考虑通过管道西氢东输，在沿海地区进行氢气分离提纯应用。

4.3 加快实施氢能试点示范与推广

积极推动氢能在发电、船舶、港口、冶金等领域推广应用，探索氢能多元化应用途径。加快推进加氢站建设，探索推进氢气输送主管网规划建设。充分发挥氢能调节周期长、储能容量大的优势，逐步开展氢能在可再生能源消纳、电网调峰等场景技术示范，探索培育风光发电+氢储能一体化应用新模式。

4.4 聚焦科技创新实现氢能产业高水平自立自强

强化创新驱动，大力实施氢能产业关键共性技术联合攻关。积极搭建创新载体，依托知名科研院所，开展氢能前沿技术研究和重大技术联合攻关。加快推进龙头企业为主体、市场为导向、产学研相结合的国家级和省级工程实验室、工程研究中心、重点实验室、企业技术中心等氢能技术创新平台建设。完善人才激励机制，培育一批行业领军人才和高技能应用人才。