由于認識、安全、審批等多方面因素,與發(fā)達國家相比,中國的加氫站布局和建設仍處于緩慢起步階段。截至 2019 年 11 月,我國已投產(chǎn)的加氫站為 41 座,從地域分布來看,主要集中在廣東、江蘇、上海、湖北、河北等地,并未實現(xiàn)全國范圍的覆蓋。未來加氫站的建設數(shù)量及地域分布還有待完善。
成本高昂是阻礙加氫站建設的首要原因。一個典型的加氫站由制氫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。從站外運達或站內(nèi)制取純化后的高純氫氣,通過氫氣壓縮系統(tǒng)壓縮至一定壓力,加壓后的氫氣儲存在固定式高壓容器中。當需要加注氫氣時,氫氣在加氫站固定高壓容器與車載儲氫容器之間的高壓差作用下,通過加注系統(tǒng)快速充裝至車載儲氫容器。
除土建成本和管閥外,加氫站成本占比較大的主要是一些核心設備,如壓縮機、加注設備和儲氫罐。由于國內(nèi)缺乏成熟量產(chǎn)的加氫站設備廠商,進口設備推高了加氫站建設成本。
當前,補貼政策是促進加氫站建設布局的關(guān)鍵。從近年來各地區(qū)發(fā)布的加氫站建設補貼政策來看,補貼范圍從 100萬元-900 萬元不等,其中對于單個加氫站補貼力度最大的是佛山市南海區(qū),政策規(guī)定新建固定式加氫站按 800 萬元/個的標準進行補貼。以建設成本為 1100 萬元的加氫站為例,400 萬元的政府補貼可使初始投資下降 36.36%,氫氣單位成本下降 23.57%,投資回收期縮短 2.07 年。補貼政策的扶持降低了加氫站建設的門檻,對于支持氫能發(fā)展發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
遠期來看,氫氣的使用成本是制約氫能發(fā)展最重要的因素,只有足夠低的使用成本,才能完成氫氣從危險化學品到能源品的轉(zhuǎn)換,與鋰電類似,氫能作為新興能源,替代的是石油等傳統(tǒng)化石能源,從目前鋰電和氫能的不同屬性來看,鋰電池汽車主要應用于乘用車,而燃料電池汽車則在物流車以及重卡等重型商用車上具有更大的發(fā)展前景。
就運氫成本而言,現(xiàn)階段國內(nèi)使用最廣泛的是長管拖車運輸,運輸壓力多為 20MPa,單車次可運輸 347kg 的氫氣,即插即用但成本較高;技術(shù)成熟成本較低的管道運輸因為建設周期長而未能普及;液氫槽車運輸則在現(xiàn)階段并不現(xiàn)實。長管拖車的成本隨著距離的增大而快速上升,而管道運輸成本則維持在一個較低的區(qū)間。
從現(xiàn)狀來看,只有在采用化工副產(chǎn)物制氫的情況下,且運輸半徑在 200km 以內(nèi)的條件下,氫氣的使用成本可能降到 30 元/kg 以下。由于加氫站的下降空間主要在于設備的下降空間,相對比較有限,因此,更多依賴于制氫以及儲運的環(huán)節(jié)。
影響氫氣成本的變量較多。目前氫氣使用成本中最突出的矛盾是,制氫成本低的地方距離使用氫氣的地區(qū)較遠,比如工業(yè)副產(chǎn)氫以及西北地區(qū)較為便宜的光伏風電制取的氫氣難以運到中東部地區(qū),高昂的運氫成本制約了氫氣成本的下降。
短期內(nèi)工業(yè)副產(chǎn)物制氫對比其他制氫方法優(yōu)勢較大。中長期來看,結(jié)合管道運輸,電解水制氫優(yōu)勢嶄露頭角。由于電解水綠色環(huán)保,且能將棄風棄電重新利用起來,故長期看好電解水作為制氫的主流方法。在氫能總成本為 30 元/kg 的情況下,使用管道運輸能大幅降低運氫成本,最大運輸距離相比使用長管拖車進行運輸翻了幾倍。
具體到運氫環(huán)節(jié),短期來看,由于國內(nèi)氫氣管道發(fā)展較為落后,僅有兩條稍有規(guī)模的管道項目,運氫方式只能選擇技術(shù)較為成熟的長管拖車。長期來看,管道運輸仍然是發(fā)展首選。而由于管道運輸?shù)倪\能較強,在 4MPa 的工作壓力下,年運氫能力能達到 10.04 萬噸。所以,管道運氫成本很大程度上受到需求端的影響。不同運能利用率下,成本也相應地不同。故要降低管道運氫的成本,首要目標是穩(wěn)定需求,將運能盡可能地利用起來。