“既然是二次能源，何必不就在站內(nèi)制氫呢？”你可能想不到這句話出自國內(nèi)氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備龍頭中集氫能研究院院長李懷恩。雖然工作的緣故，我需要經(jīng)常與李院長溝通，但還是被他這句話所震動(dòng)了，我想這項(xiàng)可能擠出李院長自身儲(chǔ)運(yùn)裝備業(yè)務(wù)的判斷一定是客觀，也是理性的。也許我們?cè)谟懻摳鞣N氫能運(yùn)輸?shù)某杀尽踩珟淼木窒扌詴r(shí)，忽略了氫能最本質(zhì)的內(nèi)涵——二次能源，并因此人為增加了氫能產(chǎn)業(yè)鏈的難度。“二次能源”運(yùn)輸不便，可轉(zhuǎn)換的“一次能源”運(yùn)輸方便不就沒有那么麻煩了嗎？

儲(chǔ)運(yùn)：氫能產(chǎn)業(yè)鏈最大的瓶頸

在燃料電池滿足了汽車基本性能和燃料電池汽車的成本后，需要解決的問題是氫能應(yīng)用的成本問題。氫氣運(yùn)輸?shù)某杀竞蛢?chǔ)運(yùn)的安全性一直橫亙?cè)跉錃馍a(chǎn)與消費(fèi)之間，儲(chǔ)運(yùn)一直是困擾行業(yè)發(fā)展的一個(gè)難題。

燃料電池技術(shù)已經(jīng)基本成熟，而且成本已經(jīng)與燃油系統(tǒng)和電動(dòng)車系統(tǒng)的差距不大，而氫氣的制取雖有方法上的差異，但傳統(tǒng)制氫方法如天然氣制氫、煤制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水制氫基本上都屬于成熟工藝，氫氣作為一般化學(xué)原料的制取成本也不算太高。1、煤制氫：當(dāng)煤炭價(jià)格為450元/噸時(shí)，煤制氫成本約10元/kg，考慮碳捕集后成本約16元/kg;2、天然氣制氫：當(dāng)天然氣成本2.5元/m3時(shí)，天然氣制氫成本約18元/kg；3、工業(yè)副產(chǎn)氫：焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫成本9~15元/kg；氯堿化工、輕烴利用、合成氨醇等工藝綜合成本13~22元/kg。

4、電解水制氫：穩(wěn)定電源下，以成都2023年5月份為例高峰電價(jià)為0.7536元/kWh，平段價(jià)格為0.5464元/kWh，夜間低谷時(shí)段充電價(jià)格則低至0.2602元/kWh，如果每4.6度電產(chǎn)1Nm3氫，則高峰段、平段和低谷段制氫成本分別為38.83元/kg、28.15元/kg、13.41元/kg。在儲(chǔ)運(yùn)及加注領(lǐng)域，20MPa長管拖車氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)百公里運(yùn)輸成本約7.79元/kg；35Mpa日加氫量500kg的加氫站滿負(fù)荷運(yùn)行，加注成本約11.33元/kg。如果以制氫成本平均價(jià)格18元/kg，再加上實(shí)際運(yùn)行中制氫廠家還要收取20%左右的利潤，則出廠價(jià)22元/kg左右，到加氫站槍口價(jià)41元/kg左右。實(shí)際運(yùn)行中無論是天然氣制氫、煤制氫或是工業(yè)副產(chǎn)氫，原料成本和設(shè)備成本相對(duì)比較穩(wěn)定，變動(dòng)比較大的是運(yùn)輸成本和氣體運(yùn)營企業(yè)的毛利，在供不應(yīng)求的局面下，能源企業(yè)或工業(yè)企業(yè)的自產(chǎn)氫價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于商業(yè)氫氣。所以，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)“體內(nèi)循環(huán)”車輛很容易達(dá)到經(jīng)濟(jì)性。第二個(gè)敏感的成本就是運(yùn)輸費(fèi)用，20MPa的氫氣運(yùn)輸車整車+氫氣重量接近40噸左右，但實(shí)際有效的氫氣運(yùn)輸量僅300多公斤，占整車重量的不足1%，主要變動(dòng)成本來自運(yùn)輸里程所的耗油量，所以，當(dāng)長管拖車尤其是20MPa的長管拖車運(yùn)行里程增加時(shí)，費(fèi)用就會(huì)增加。因?yàn)閲鴥?nèi)燃料電池汽車主要示范區(qū)如粵港澳、長三角地區(qū)并非氫氣主要生產(chǎn)地，所以，實(shí)際運(yùn)行過程中氫氣的運(yùn)輸成本達(dá)到10-15元/kg，氫氣槍口價(jià)格達(dá)到60元/kg以上。傳統(tǒng)制氫不是瓶頸、燃料電池技術(shù)也已經(jīng)突破，實(shí)際最大的瓶頸是氫氣的運(yùn)輸。尤其是在韓國、日本等國家，他們需要通過國際貿(mào)易來解決氫氣供應(yīng)的問題，所以，氫氣的長途運(yùn)輸就成為一個(gè)重要的問題。在這種情況下，各國紛紛尋求氫氣的儲(chǔ)運(yùn)方案，包括低溫液氫，固態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)化合物儲(chǔ)氫等等，但都不便宜。除了成本，高壓和液氫的安全管理難度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液體能源。現(xiàn)行的高壓輸氫可以通過升壓來降低一些成本，當(dāng)長管拖車壓力到30MPa時(shí)百公里運(yùn)輸成本可以降至5元/kg，長管拖車壓力到52MPa時(shí)可以降至3.5元/kg，而在500km以內(nèi)，其他儲(chǔ)運(yùn)方式都比高壓儲(chǔ)氫貴，雖然長距離費(fèi)用變化不大，起點(diǎn)都在10元/kg或以上。現(xiàn)實(shí)中高壓輸氫已然成為氫能發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性障礙，除了大規(guī)模應(yīng)用的管道運(yùn)輸，想要用其他的運(yùn)輸方式降低成本非常困難。

圖1 各種運(yùn)輸方式運(yùn)輸成本（元/kg）

資料來源：中集氫能

站內(nèi)制氫，也就是制氫加氫一體站將制、儲(chǔ)、運(yùn)、加多個(gè)環(huán)節(jié)壓縮到一個(gè)區(qū)域，減少了運(yùn)輸過程中的壓縮、液化或固態(tài)儲(chǔ)氫催化的過程，將大大節(jié)省運(yùn)輸成本。國內(nèi)制加氫一體站典型案例站內(nèi)制氫可以有多種方式，包括利用谷電或綠電電解水制氫、天然氣制氫、甲醇制氫、氨制氫、沼氣制氫等多種方案。目前，全球大約有500多座一體化制氫站在建或運(yùn)行。很多日本、歐洲、北美加氫站采用一體化站內(nèi)制氫加氫站運(yùn)行模式，中國是全球最大的甲醇、合成氨生產(chǎn)國，而且在電解槽領(lǐng)域也有優(yōu)勢(shì)，一體化制氫加氫站是目前加氫站實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行的重要模式。目前，國內(nèi)已經(jīng)有多地已經(jīng)開展了制加一體化項(xiàng)目的運(yùn)行或建設(shè)，并在一些項(xiàng)目中看到了經(jīng)濟(jì)性或降本路徑。2020年10月，由中集安瑞科與大連化物所聯(lián)合開發(fā)的“液態(tài)陽光（綠色甲醇）”現(xiàn)場(chǎng)制氫通過了中國產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會(huì)組織的技術(shù)成果鑒定，并通過了液態(tài)陽光加氫站安全運(yùn)行專家論證，2022年2月作為張家口可再生能源示范區(qū)冬奧示范項(xiàng)目運(yùn)行。

中集安瑞科的整套氫能撬裝裝備占地面積較小，可廣泛應(yīng)用于港口碼頭、公路場(chǎng)站及大型交通工具等多種制氫用氫場(chǎng)景。其碳回收裝置可將制氫過程產(chǎn)生的二氧化碳液化回收利用。將二氧化碳轉(zhuǎn)化為液態(tài)陽光甲醇是運(yùn)用碳捕獲利用（CCU）技術(shù)，在獲得液態(tài)能源產(chǎn)品的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可再生能源轉(zhuǎn)化利用、二氧化碳減排和大規(guī)模儲(chǔ)能，比碳捕集與封存技術(shù)（CCS）更加靈活，且環(huán)境更加友好。佛山是我國燃料電池汽車先行示范城市，也比較早就遭遇了氫氣供應(yīng)的瓶頸，為解決氫氣供應(yīng)的成本和缺口，在國內(nèi)率先嘗試站內(nèi)制氫。

2020年底便論證開工建設(shè)南莊站內(nèi)制氫-加氫母站項(xiàng)目。2021年7月28日，國內(nèi)首套日產(chǎn)氫氣1000kg的站內(nèi)天然氣制氫加氫加氣一體站在佛山南莊順利試運(yùn)行。如果對(duì)照當(dāng)?shù)貧錃鈨r(jià)格60元/kg，一年可以賺1370萬元，如果賣50元/kg，一年可以賺790萬左右。正常運(yùn)行兩年可以收回加氫站制氫部分的增量投資。2021年2月9日，佛燃能源集團(tuán)股份有限公司正式啟動(dòng)“橇裝制氫裝備研發(fā)”和“液氫儲(chǔ)氫加氫站項(xiàng)目”。2022年8月23日，中國海油發(fā)布，我國首套自主研發(fā)的橇裝天然氣制氫裝置在廣東佛山明城綜合能源站正式投用，這套裝置可以整體安裝、整體移動(dòng)。該套自主研發(fā)的橇裝天然氣制氫裝置采用天然氣和水蒸氣重整工藝制氫，可從城市天然氣管道就地取氣，從集中制氫廠使用長管拖車運(yùn)氫到站相比，可使氫氣終端成本降低20%至30%。

明城站天然氣制氫規(guī)模為1500kg/日，可滿足公交車125車次或物流車250車次的加氫需求。項(xiàng)目分兩期建設(shè)。2022年8月19日，由紫金礦業(yè)旗下福大紫金自主開發(fā)的全國首座氨現(xiàn)場(chǎng)制氫加氫一體示范站在福州長樂正式啟動(dòng)。

該項(xiàng)具有三重意義：

一是突破了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的安全性“卡脖子”技術(shù)瓶頸；二是大幅度降低了終端用氫成本和加氫站建設(shè)成本；三是實(shí)現(xiàn)以氨為儲(chǔ)能載體的全鏈條零碳綠色能源循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

2023年9月，全國首個(gè)大規(guī)模沼氣制氫加氫一體化項(xiàng)目——瀚藍(lán)可再生能源（沼氣）制氫項(xiàng)目已于日前在佛山市南海區(qū)正式投產(chǎn)，年產(chǎn)氫氣約2200噸。結(jié)合氫能工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)能源的替代效應(yīng)，預(yù)計(jì)可減少二氧化碳排放近100萬噸。

2023年12月8日，國內(nèi)首座商用分布式氨制氫加氫一體站——南寧振興加能站在廣西建成并成功試投產(chǎn)。廣西南寧振興氨分解制氫加能站，采用“制、儲(chǔ)、加、運(yùn)”一體化全產(chǎn)業(yè)鏈模式。液態(tài)氨到站卸入儲(chǔ)氨罐，送至制氫艙后，通過自主研發(fā)的氨分解-氫氣純化一體化工藝，分解出氫氣和氮?dú)猓俳?jīng)過壓縮和分離提純，氫氣從制氫艙產(chǎn)出，即可通過管束車運(yùn)送到周邊場(chǎng)站或直接加入車內(nèi)。氨分解制氫是站內(nèi)制氫的技術(shù)路線之一，相比傳統(tǒng)加氫站，該站增加了制氫環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)氫氣回收率達(dá)96%以上。

2024年1月12日，兵團(tuán)首個(gè)商用制加氫一體化站和氫能重卡運(yùn)營項(xiàng)目在石河子投入運(yùn)行。制加氫一體化站和氫能重卡運(yùn)營項(xiàng)目由師市招商引資的新疆氫聯(lián)世紀(jì)有限公司建設(shè)。項(xiàng)目利用石河子現(xiàn)有電網(wǎng)的綠電份額，通過電解槽進(jìn)行綠氫制取，綠氫通過氫能重卡進(jìn)行消納。項(xiàng)目計(jì)劃總投資5億元，滿產(chǎn)后日產(chǎn)氫氣可達(dá)8噸，可滿足200輛左右氫能重卡的運(yùn)營。2024年2月15日，由中石化北方能源（大連）有限公司建設(shè)的國內(nèi)首個(gè)分布式甲醇制氫加氫一體站，在大連自貿(mào)區(qū)正式投用。甲醇制氫加氫一體站采用了制、儲(chǔ)、加、運(yùn)一體化發(fā)展的全產(chǎn)業(yè)鏈模式。相比加氫站傳統(tǒng)，該站增加了制造環(huán)節(jié)，用氫成本約可降低20%以上。

2024年3月，三一綠電制氫加氫一體站建設(shè)在長沙完成。站點(diǎn)制氫的電能主要來源于三一智聯(lián)重卡產(chǎn)業(yè)園內(nèi)鋪設(shè)的26萬㎡的光伏發(fā)電設(shè)備。站點(diǎn)總投資超3700萬元，占地6300平方米，主要用于滿足三一氫能電池車輛、三一氫能源重卡和氫能源攪拌車等設(shè)備測(cè)試加氫需求。制氫設(shè)備是由三一自主研發(fā)，每日的制氫加氫量不少于2噸，是國內(nèi)首個(gè)具備運(yùn)行條件的2000kg級(jí)制氫加氫一體站。增壓儲(chǔ)存區(qū)總儲(chǔ)氫量超過1000kg，可滿足4臺(tái)氫能源車輛同時(shí)加注氫氣，每天可服務(wù)氫能源車數(shù)量超過100輛。三一稱，這座站點(diǎn)有望在除去國家補(bǔ)貼的情況下做到氫油同價(jià)。

另外，2023年11月，安徽省六安金安經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)拿到了安徽省首個(gè)制氫加氫一體站的經(jīng)營許可證。該站額定產(chǎn)氫量180kg/天，可覆蓋當(dāng)?shù)貎蓷l公交線路的加氫需求，示范站通過屋頂光伏和網(wǎng)電谷電制取氫氣，再通過管道直接送到一墻之隔的加氫站，實(shí)現(xiàn)非化工園區(qū)一體化制氫加氫服務(wù)。該站建成后，氫氣價(jià)格可以降到30元/kg以內(nèi)。該項(xiàng)目能源轉(zhuǎn)換效率40%，該項(xiàng)目在低谷時(shí)制氫，在尖峰時(shí)放電，通過峰谷價(jià)差（安徽達(dá)到0.9元/度）獲取收益，基本上可以覆蓋項(xiàng)目的運(yùn)營成本。2024年1月16日，佛山市高明區(qū)佛鐵制氫發(fā)展有限公司高明區(qū)制氫裝備智造項(xiàng)目暨3000kg級(jí)電解水制氫加氫一體化示范站進(jìn)入施工建設(shè)階段。項(xiàng)目設(shè)計(jì)年產(chǎn)制氫裝備規(guī)模為（1000Nm3/h）300套，相應(yīng)建設(shè)應(yīng)用示范展示區(qū)（3000kg級(jí)制加氫一體化示范站）、檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)、及研發(fā)辦公區(qū)。項(xiàng)目總投資約3.63億元，項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后年生產(chǎn)總值約為24.31億元人民幣。

表1 國內(nèi)主要制加氫一體站項(xiàng)目

資料來源：根據(jù)公開資料整理

相比之下，國外加氫站沒有國內(nèi)化工園區(qū)的限制，天然氣制氫是成熟的技術(shù)，日本美國主要以天然氣制氫為主。2019年我到日本福岡市也參觀過一個(gè)三菱化工建造的污水處理廠沼氣制氫的項(xiàng)目。多地站內(nèi)制氫政策性突破2023年6月，上海、廣東先后推出制加氫一體站建設(shè)相關(guān)支持政策。上海市經(jīng)信息委智能制造推進(jìn)處處長韓大東在2023長三角燃料電池產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨燃料電池產(chǎn)融對(duì)接路演會(huì)上表示，上海正推動(dòng)臨港、嘉定等重點(diǎn)區(qū)域開展加氫站現(xiàn)場(chǎng)制氫試點(diǎn)；廣東省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳、發(fā)展改革委等12部門共同印發(fā)《廣東省燃料電池汽車加氫站建設(shè)管理暫行辦法》，允許在非化工園區(qū)建設(shè)制氫加氫一體站。

2023年7月，安徽省六安市委市政府印發(fā)《六安市新能源汽車產(chǎn)業(yè)配套基地建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃》；9月22日，為了支持六安市有關(guān)氫能龍頭企業(yè)做大做強(qiáng)，提高市場(chǎng)占有率，探索建設(shè)制氫加氫一體站，積極在制氫、加氫領(lǐng)域培育新的市場(chǎng)主體，起草《六安市加氫站管理暫行辦法》（征求意見稿)，允許在非化工園區(qū)建設(shè)制氫加氫一體站。制氫加氫一體站規(guī)模不得超過3000kg/d,儲(chǔ)氫容器總?cè)萘坎坏贸^3000kg。

2023年8月29日，內(nèi)蒙古城建廳就政協(xié)委員《關(guān)于加快氫燃料重卡產(chǎn)業(yè)發(fā)展的提案》給予答復(fù)，表示下一步將優(yōu)先在氫源有保障、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好、燃料電池車推廣應(yīng)用多的呼和浩特市、包頭市、鄂爾多斯市、烏海市推進(jìn)加氫站建設(shè)，探索站內(nèi)制氫、儲(chǔ)氫和加氫一體化的加氫站新模式。2023年11月15日，吉林省人民政府印發(fā)《吉林省氫能產(chǎn)業(yè)安全管理辦法（試行）》。管理辦法對(duì)氫能產(chǎn)品的定義是“氫能產(chǎn)品是指不按照危險(xiǎn)化學(xué)品管理的、作為能源使用的氫產(chǎn)品。”對(duì)電解水制氫（太陽能、風(fēng)能等可再生能源）等綠氫生產(chǎn)項(xiàng)目及其制氫加氫一體站不需在化工園區(qū)內(nèi)建設(shè)。

對(duì)氫能企業(yè)按行業(yè)類別歸口安全監(jiān)督管理。化工企業(yè)的氫能生產(chǎn)，應(yīng)取得危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)許可；綠氫生產(chǎn)不需取得危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)許可。2024年3月19日，中國石化聯(lián)合國內(nèi)數(shù)十家氫能頭部企業(yè)發(fā)布了國內(nèi)首個(gè)《制氫加氫一體站技術(shù)指南》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的制定為未來制氫加氫一體站的建設(shè)提供了依據(jù)。站內(nèi)制氫帶動(dòng)緊湊型設(shè)備的需求對(duì)于化工產(chǎn)品或能源裂解制氫一般需要有化工原料或天然氣資源，沼氣制氫可以復(fù)制但資源亦是有限，對(duì)天然氣資源并不豐富的中國來說，預(yù)計(jì)電解水制氫將會(huì)成為最普及的現(xiàn)場(chǎng)制氫方式。打破化工園區(qū)的束縛就意味著未來加氫站建站地址更加接近市場(chǎng)，與此同時(shí)，因?yàn)槌鞘薪煌ㄖ行拇缤链缃穑託湔緦?duì)設(shè)備的小型化和緊湊性要求更高。中集液態(tài)陽光項(xiàng)目和佛山明城綜合能源站都采用的撬裝裝置，更加具有靈活性。而長江三峽的“氫舟一號(hào)”項(xiàng)目采用的則是占地面積更小的PEM制氫。天然氣制氫是最成熟的技術(shù)，但未來站內(nèi)制氫會(huì)有碳捕集要求。天然氣制氫龍頭企業(yè)亞聯(lián)高科董事長王業(yè)勤說，過去他們的一些設(shè)備服務(wù)于電子產(chǎn)業(yè)，大部分都不在化工園區(qū)，就連北京的望京也有天然氣設(shè)備在運(yùn)行。但小型裝備具有優(yōu)勢(shì)，亞聯(lián)認(rèn)為國外小型的制氫技術(shù)是一體化天然氣加氫站的關(guān)鍵。

表2  國際市場(chǎng)天然氣制氫代表企業(yè)業(yè)績（單位Nm3/h）

資料來源：亞聯(lián)高科

表3 日本、美國在運(yùn)行的站內(nèi)重整制氫加氫站（部分）

資料來源：亞聯(lián)高科

2024年年初，擁有超過13年的綠色制氫經(jīng)驗(yàn)的HNO International (HNOI)，研制的緊湊型加氫站(CHRS?)在德克薩斯州休斯頓的一個(gè)氫氣工作場(chǎng)所為豐田Mirai成功加氫。CHRS是一種創(chuàng)新的、節(jié)省空間的加氫系統(tǒng)，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，可以通過陰離子交換膜(AEM)電解從水中提取高質(zhì)量的、燃料電池級(jí)的清潔氫氣，用于生產(chǎn)、儲(chǔ)存和分配。這項(xiàng)開創(chuàng)性的技術(shù)確保了安全高效的加氫過程，同時(shí)滿足了最高的氫標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證，將其定位為可持續(xù)未來的理想解決方案。

在此基礎(chǔ)上，豐田于2024年3月完成了對(duì)AEM電解槽初創(chuàng)企業(yè)Ecolectro的A輪投資。Ecolectro是綠色制氫領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)，在康奈爾大學(xué)進(jìn)行的開創(chuàng)性研究的基礎(chǔ)上，Ecolectro開發(fā)了專有的AEM電解槽(陰離子交換膜)，他們?cè)谀せ娊獠壑惺褂肁EM技術(shù)，達(dá)到了同類最佳性能里程碑：Ecolectro在電流密度