【壓縮機網(wǎng)】和純電動汽車一樣，燃料電池汽車發(fā)展初期同樣面臨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善的尷尬境地。中國工程院院士衣寶廉表示：“我國國內(nèi)加氫站目前在運行的大概有9座，北京、上海各2座，深圳、廣州各1座，還有一座移動加氫站，另外2座歸屬新源動力和宇通客車。”不少業(yè)內(nèi)人士認為，加氫站數(shù)量少，在一定程度上成為氫燃料電池汽車發(fā)展的z*大障礙。然而，加氫站數(shù)量少背后有著更深層次的問題，如加氫站建設(shè)耗資巨大，到底要不要提前“遍地布局”？誰來投資？加氫站建設(shè)過程中還有很多技術(shù)問題需要解決等。

 

 

　　成本高成加氫站建設(shè)z*大難題

 

　　數(shù)據(jù)顯示，目前，建成一座加氫能力大于200公斤的加氫站需要1000多萬元，如此高昂的建設(shè)成本顯然是加氫站快速發(fā)展的z*大障礙。要想實現(xiàn)加氫站大規(guī)模建設(shè)，加快產(chǎn)業(yè)布局，大幅度降低成本是當(dāng)務(wù)之急。衣寶廉說，因成本高，加氫站建設(shè)的相關(guān)技術(shù)還有待進一步研發(fā)，否則難以促進市場化大規(guī)模推廣。

 

　　為何建設(shè)一座加氫站的成本如此之高？有專家表示，這與相關(guān)技術(shù)、安全要求存在很大關(guān)系。以儲氫材料為例，目前的技術(shù)條件導(dǎo)致儲氫容量很低，氫氣的質(zhì)量僅占容器質(zhì)量的1％～2％。目前比較先進的雜環(huán)化合物儲運氫的技術(shù)可使儲氫量達到5％～6％，是值得探討和實驗、被認為是一種有前途的氫儲運方法，但這種方法目前還沒有被廣泛應(yīng)用于氫的儲存，還有待試驗驗證。

 

　　不過，對于加氫站的建設(shè)，國家在政策上一直給予大力支持，每建設(shè)一座加氫站，補助400萬元，與此同時，有些地方政府也在對加氫站的建設(shè)給予補貼。宇通客車國家電動客車電控與安全工程技術(shù)研究中心副主任李飛強說，隨著加氫站關(guān)鍵零部件的本土化和批量化，加氫站的成本會大幅降低，同時隨著數(shù)量的增加，加氫站的建設(shè)成本也會逐步降低。

 

　　氫儲運技術(shù)影響加氫站建設(shè)

 

　　除了建設(shè)成本高昂，加氫站建設(shè)還有不少難題，如在技術(shù)上存在一定爭議，q*范圍內(nèi)也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。我國在質(zhì)子交換膜組、儲氫罐等核心設(shè)備的技術(shù)儲備上還比較薄弱，尚有許多技術(shù)難點需要攻關(guān)，尤其是在加氫站建設(shè)過程中的氫氣壓縮機、加氫站不銹鋼材料、加氫站溫度等問題上還存在一定爭議。北京海德利森科技有限公司副總經(jīng)理、產(chǎn)品總監(jiān)韓武林就認為，建設(shè)加氫站s*先要明確加氫站的加氫能力，其次在加氫站設(shè)計中，氫氣增壓機和儲罐的匹配、選擇、優(yōu)化z*為重要。

 

　　對于標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，長城汽車副總裁Tobias Brunner表示，當(dāng)前加氫站建設(shè)面臨標(biāo)準(zhǔn)缺失和成本高昂兩大難題。“在加氫站的建設(shè)過程中，目前，全世界范圍內(nèi)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，是70MPa還是35MPa增壓標(biāo)準(zhǔn)，大家觀點不一。”在他看來，當(dāng)前運用比較多的是70MPa，但這一標(biāo)準(zhǔn)有一個z*大的挑戰(zhàn)，就是壓縮后怎樣實現(xiàn)穩(wěn)定加注。“目前還沒有足夠成熟的技術(shù)可以解決這個問題。”他認為，加氫站要確保運行效率，也必須達到一定的功率，而受目前的相關(guān)技術(shù)所限，在功率問題上還有很大的提升空間。

 

　　全國氫能標(biāo)委會主任委員馬林聰表示，要盡快組織專家把加氫站方面的標(biāo)準(zhǔn)做起來，推動加氫站的建設(shè)。

 

　　比成本高、技術(shù)待提升、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)滯后更值得關(guān)注的是氫氣的儲運安全問題。目前，這方面還處于試驗驗證階段，而安全問題能否徹底解決是決定包括加氫站建設(shè)在內(nèi)的氫燃料電池汽車發(fā)展的關(guān)鍵。全國燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書長盧琛鈺表示，當(dāng)前，氫燃料電池汽車市場化的根本阻礙是安全問題。加氫的背后需要一整套氫能源生產(chǎn)和運輸網(wǎng)絡(luò)作為支撐，氫氣本身的安全問題、加注氫燃料時的安全及操作過程中的安全問題都需要解決好。浙江大學(xué)教授鄭津洋認為，加氫站儲氫裝置應(yīng)該滿足能承受高壓、具備在線監(jiān)測功能、發(fā)生危險自動報警、良好的經(jīng)濟性要求。

 

　　盧琛鈺強調(diào)，加氫站建設(shè)s*先要確保產(chǎn)品的安全性，再考慮商業(yè)推廣的問題，否則一旦氫燃料電池汽車在運營中出現(xiàn)安全事故，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展將產(chǎn)生致命性打擊，這與天然氣汽車、純電動汽車發(fā)展初始階段一樣，而氫燃料電池汽車目前還處于產(chǎn)品可靠性積累的階段，談商業(yè)模式還為時尚早。

 

　　z*新消息顯示，目前，國內(nèi)關(guān)于加氫站與加油站、加氣站的合建技術(shù)規(guī)范已制定完畢，正待出臺和實施。廣東佛山等地已開始率先試點在加油站里配建加氫站，以解決氫燃料汽車加氫的困難。

 

　　加氫站建設(shè)仍需政府主導(dǎo)

 

　　按照規(guī)劃，2025年，我國將實現(xiàn)加氫站等配套基礎(chǔ)設(shè)施的完善。預(yù)計2025年后，國內(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)將進入快速發(fā)展階段，到2030年國內(nèi)燃料電池汽車年銷量規(guī)模可達百萬輛以上，配套加氫站數(shù)量將在4500座以上，對應(yīng)加氫站投資規(guī)模800億元，相關(guān)設(shè)備投資規(guī)模達到500億元。

 

　　不過，目前來看，成本高、技術(shù)難度大的難題不解決，加氫站的完善仍存在很多困難，不少業(yè)內(nèi)人士認為，解決這些難題還需要政府主導(dǎo)。

 

　　與新能源汽車地方推廣一樣，加氫站建設(shè)也對地方補貼和政府支持存在很大依賴性，同時地方政府的補貼和積極探索成為加氫站建設(shè)的重要支撐。盧琛鈺表示，在加氫站的建設(shè)上，國內(nèi)尤其是地方政府已經(jīng)有了很多嘗試和探索，海南、江蘇鹽城等地都用補貼＋聯(lián)合運營的方式探索推進加氫站的建設(shè)，目前看已經(jīng)取得了不錯的效果。廣東省曾對200公斤以上的加氫站給予500萬元的獎勵，高補貼成為推進加氫站建設(shè)的有力推手。廣東佛山已經(jīng)開始試點加氫站與加油站合并建設(shè)。佛山市副市長許國就曾介紹，佛山在推動加氫站建設(shè)方面，找到了一條有效途徑，發(fā)動中石化、中海油、中石油，在現(xiàn)有的加油站基礎(chǔ)上加一個加氫裝置。許國認為：“國內(nèi)現(xiàn)有的加油站幾乎都可以搞加氫站，只要把中石化、中石油、中海油的力量調(diào)度起來，我國加氫站的數(shù)量只要兩到三年的時間，就可以達到全世界z*多的水平。”

 

　　“加氫站建設(shè)跟不上主要是政府導(dǎo)向和支持力度問題。”新研氫能源科技有限公司CTO、IEC國際標(biāo)準(zhǔn)召集人齊志剛說，當(dāng)前，在加氫站的建設(shè)上，國家層面有明確支持，但很多地方政府因為擔(dān)心安全問題，對加氫站的支持力度不夠。齊志剛強調(diào)：“氫氣和氫氣站是很安全的，只是絕大多數(shù)人對氫氣不了解，想當(dāng)然地認為氫氣不安全。如果他們了解一下氫氣的物理特性、化學(xué)結(jié)構(gòu)和實際案例，很快就會認識到，其實氫氣是目前所有氣態(tài)或液態(tài)燃料中z*安全的。”齊志剛認為，地方政府的擔(dān)心帶來審批流程過長、怕承擔(dān)責(zé)任、限制的條條框框特別多等問題，這些問題是導(dǎo)致加氫站建設(shè)跟不上的根本原因。“如果這種情況能夠改變，可以吸引很多資本，而且他們會實現(xiàn)盈利，生存下去沒有問題。”齊志剛建議，國家應(yīng)該引導(dǎo)甚至用強制命令的行政手段要求地方政府全力支持加氫站的建設(shè)，這才是推動加氫站建設(shè)的根本方法。

 

　　衣寶廉認為，燃料電池汽車大規(guī)模示范要從對加氫站依賴度低的公交車等商用車開始。這與宇通客車燃料電池專業(yè)s*席工程師李進觀點相同：“中國燃料電池汽車商業(yè)化以商用車作為突破口更可行。”李進稱，氫燃料電池客車大多在固定線路使用，方便布局加氫基礎(chǔ)設(shè)施。盧琛鈺也認為：“商用車點對點的運營、專人管理，較利于推廣氫燃料電池汽車，而且相對乘用車，商用車技術(shù)要求也沒那么高，我國在這一市場發(fā)展得比較好。因為有了固定的市場需求，加氫站的建設(shè)也變得容易得多，見到收益之后，相關(guān)站點建設(shè)的步伐也會加快。”

 

　　值得注意的是，現(xiàn)階段是否需要大規(guī)模建設(shè)加氫站，加氫站降低成本是否只有技術(shù)提升一條途徑等問題，業(yè)內(nèi)尚有些爭議。盧琛鈺就表示：“無論是成本問題還是基礎(chǔ)設(shè)施配套問題，都是建立在一定產(chǎn)業(yè)規(guī)?；A(chǔ)上的。”他認為，就像純電動汽車示范階段，很多充電站被荒廢一樣，在市場上沒有一定規(guī)模的車輛時，建設(shè)過多的加氫站只會造成資源浪費。

 

　　加氫站三大核心設(shè)備未突破

 

　　加氫站系統(tǒng)依據(jù)不同的功能，可分為制氫系統(tǒng)（自制氫）或輸送系統(tǒng)（外供氫）、調(diào)壓干燥系統(tǒng)、氫氣壓縮系統(tǒng)、儲氣系統(tǒng)、售氣加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)六個主要子系統(tǒng)。氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機是加氫站系統(tǒng)的三大核心裝備。加氫站通過外部供氫和站內(nèi)制氫獲得氫氣后，經(jīng)過調(diào)壓干燥系統(tǒng)處理后轉(zhuǎn)化為壓力穩(wěn)定的干燥氣體，隨后在氫氣壓縮機的輸送下進入高壓儲氫罐儲存，z*后通過氫氣加注機為燃料電池汽車進行加注。

 

 

　　1）氫氣壓縮機

 

　　將氫源加壓注入儲氣系統(tǒng)的核心裝置，輸出壓力和氣體封閉性能是其z*重要的性能指標(biāo)。q*范圍內(nèi)來看，各種類型的壓縮機都有使用。隔膜式壓縮機輸出壓力極限可超過100MPa，密封性能非常好，因此是加氫站氫氣壓縮系統(tǒng)的z*佳選擇。但隔膜式氫氣壓縮機需采用極薄的金屬液壓驅(qū)動膜片將壓縮氣體與液油完全分離，液油壓縮結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)也較為復(fù)雜，技術(shù)難度遠高于常規(guī)壓縮機。

 

　　2）高壓儲氫罐

 

　　加氫站儲氣系統(tǒng)的儲氫容器，儲氣壓力是其主要技術(shù)指標(biāo)。氫氣與傳統(tǒng)工業(yè)氣瓶的鋼質(zhì)內(nèi)膽易發(fā)生氫脆反應(yīng)，誘發(fā)容器壁裂紋生長，所以目前加氫站高壓儲氫罐主要采用碳纖維復(fù)合材料或纖維全纏繞鋁合金制成的新型輕質(zhì)耐壓內(nèi)膽,外加可吸收沖擊的堅固殼體，容器壁復(fù)合材料復(fù)雜的制備和成型工藝是儲氫罐制造的主要技術(shù)壁壘。

 

　　3）氫氣加注機

 

　　為燃料電池汽車加注氫燃料的核心設(shè)備，加注壓力是其主要參數(shù)。氫氣加注機的加注壓力高于20MPa標(biāo)準(zhǔn)的天然氣加注設(shè)備，但其主要結(jié)構(gòu)和工作原理與天然氣加注機并無較大區(qū)別，相較于氫氣壓縮機和高壓儲氫罐而言技術(shù)難度較小，未來的發(fā)展方向在于加注系統(tǒng)智能化和安全性的提高。

 

 

　　歐美日加氫站普遍采用與汽車配套的70MPa壓力標(biāo)準(zhǔn)，并實現(xiàn)設(shè)備量產(chǎn)。日本從制度上鼓勵車載氫瓶單次充氣壓力的安全上限值從70MPa提高到88MPa，進一步實現(xiàn)技術(shù)升級。從具體設(shè)備來看，氫氣壓縮機：美國PDC等公司已掌握具有三層金屬隔膜結(jié)構(gòu)的氫氣壓縮機制造技術(shù)，輸出壓力上限超過85MPa；高壓儲氫罐：美國、加拿大、日本等國均可自主生產(chǎn)耐壓超過70MPa的碳纖維復(fù)合材料和鋁合金內(nèi)膽等材料制成的高壓儲氫容器；氫氣加注機：德國林德、美國空氣化工等企業(yè)生產(chǎn)70MPa氫氣加注機安全性與智能化較高，并實現(xiàn)量產(chǎn)。

 

 

　　我國示范性加氫站和燃料電池客車車載供氫系統(tǒng)尚處于35MPa壓力的技術(shù)水平，核心設(shè)備主要依賴進口。為與客車配套，現(xiàn)有加氫站采用了45MPa隔膜式壓縮機、45MPa儲氫罐和35MPa氫氣加注機等設(shè)備，壓力標(biāo)準(zhǔn)提升還有待未來70MPa燃料電池汽車的普及。加氫站核心設(shè)備研制處于起步階段。氫氣壓縮機方面，我國現(xiàn)有壓縮機制造商僅能生產(chǎn)用于石油、化工領(lǐng)域的工業(yè)氫氣壓縮機，輸出壓力均在30MPa以下，無法滿足加氫站技術(shù)要求，中船重工718所通過與美國PDC公司技術(shù)合作可組裝配套加氫站的高壓氫氣壓縮機，但核心部件均需美方提供，距離國產(chǎn)化還有較遠距離；高壓儲氫罐方面，我國浙江大學(xué)攻克了輕質(zhì)鋁內(nèi)膽纖維全纏繞高壓儲氫氣容器制造技術(shù)，解決了超薄鋁內(nèi)膽成型、高抗疲勞性能的纏繞線形匹配等技術(shù)難題，但尚未實現(xiàn)成品量產(chǎn)；氫氣加注機方面，天然氣設(shè)備制造商厚普股份已成功研發(fā)氫氣加注裝置，并已進入產(chǎn)品測試階段，氫氣加注設(shè)備是目前z*有可能實現(xiàn)國產(chǎn)化的核心設(shè)備。