【壓縮機網(wǎng)】和純電動(dòng)汽車(chē)一樣，燃料電池汽車(chē)發(fā)展初期同樣面臨著(zhù)基礎設施建設不完善的尷尬境地。中國工程院院士衣寶廉表示：“我國國內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(dòng)加氫站，另外2座歸屬新源動(dòng)力和宇通客車(chē)。”不少業(yè)內人士認為，加氫站數量少，在一定程度上成為氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展的z*大障礙。然而，加氫站數量少背后有著(zhù)更深層次的問(wèn)題，如加氫站建設耗資巨大，到底要不要提前“遍地布局”？誰(shuí)來(lái)投資？加氫站建設過(guò)程中還有很多技術(shù)問(wèn)題需要解決等。

 

 

　　成本高成加氫站建設z*大難題

 

　　數據顯示，目前，建成一座加氫能力大于200公斤的加氫站需要1000多萬(wàn)元，如此高昂的建設成本顯然是加氫站快速發(fā)展的z*大障礙。要想實(shí)現加氫站大規模建設，加快產(chǎn)業(yè)布局，大幅度降低成本是當務(wù)之急。衣寶廉說(shuō)，因成本高，加氫站建設的相關(guān)技術(shù)還有待進(jìn)一步研發(fā)，否則難以促進(jìn)市場(chǎng)化大規模推廣。

 

　　為何建設一座加氫站的成本如此之高？有專(zhuān)家表示，這與相關(guān)技術(shù)、安全要求存在很大關(guān)系。以?xún)洳牧蠟槔?，目前的技術(shù)條件導致儲氫容量很低，氫氣的質(zhì)量?jì)H占容器質(zhì)量的1％～2％。目前比較先進(jìn)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(shí)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(méi)有被廣泛應用于氫的儲存，還有待試驗驗證。

 

　　不過(guò)，對于加氫站的建設，國家在政策上一直給予大力支持，每建設一座加氫站，補助400萬(wàn)元，與此同時(shí)，有些地方政府也在對加氫站的建設給予補貼。宇通客車(chē)國家電動(dòng)客車(chē)電控與安全工程技術(shù)研究中心副主任李飛強說(shuō)，隨著(zhù)加氫站關(guān)鍵零部件的本土化和批量化，加氫站的成本會(huì )大幅降低，同時(shí)隨著(zhù)數量的增加，加氫站的建設成本也會(huì )逐步降低。

 

　　氫儲運技術(shù)影響加氫站建設

 

　　除了建設成本高昂，加氫站建設還有不少難題，如在技術(shù)上存在一定爭議，q*范圍內也沒(méi)有統一的標準。我國在質(zhì)子交換膜組、儲氫罐等核心設備的技術(shù)儲備上還比較薄弱，尚有許多技術(shù)難點(diǎn)需要攻關(guān)，尤其是在加氫站建設過(guò)程中的氫氣壓縮機、加氫站不銹鋼材料、加氫站溫度等問(wèn)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)品總監韓武林就認為，建設加氫站s*先要明確加氫站的加氫能力，其次在加氫站設計中，氫氣增壓機和儲罐的匹配、選擇、優(yōu)化z*為重要。

 

　　對于標準建設，長(cháng)城汽車(chē)副總裁Tobias Brunner表示，當前加氫站建設面臨標準缺失和成本高昂兩大難題。“在加氫站的建設過(guò)程中，目前，全世界范圍內并沒(méi)有統一的標準，是70MPa還是35MPa增壓標準，大家觀(guān)點(diǎn)不一。”在他看來(lái)，當前運用比較多的是70MPa，但這一標準有一個(gè)z*大的挑戰，就是壓縮后怎樣實(shí)現穩定加注。“目前還沒(méi)有足夠成熟的技術(shù)可以解決這個(gè)問(wèn)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(wèn)題上還有很大的提升空間。

 

　　全國氫能標委會(huì )主任委員馬林聰表示，要盡快組織專(zhuān)家把加氫站方面的標準做起來(lái)，推動(dòng)加氫站的建設。

 

　　比成本高、技術(shù)待提升、標準建設滯后更值得關(guān)注的是氫氣的儲運安全問(wèn)題。目前，這方面還處于試驗驗證階段，而安全問(wèn)題能否徹底解決是決定包括加氫站建設在內的氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵。全國燃料電池標準化技術(shù)委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)盧琛鈺表示，當前，氫燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)化的根本阻礙是安全問(wèn)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(wèn)題、加注氫燃料時(shí)的安全及操作過(guò)程中的安全問(wèn)題都需要解決好。浙江大學(xué)教授鄭津洋認為，加氫站儲氫裝置應該滿(mǎn)足能承受高壓、具備在線(xiàn)監測功能、發(fā)生危險自動(dòng)報警、良好的經(jīng)濟性要求。

 

　　盧琛鈺強調，加氫站建設s*先要確保產(chǎn)品的安全性，再考慮商業(yè)推廣的問(wèn)題，否則一旦氫燃料電池汽車(chē)在運營(yíng)中出現安全事故，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展將產(chǎn)生致命性打擊，這與天然氣汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展初始階段一樣，而氫燃料電池汽車(chē)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(shí)尚早。

 

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

 

　　加氫站建設仍需政府主導

 

　　按照規劃，2025年，我國將實(shí)現加氫站等配套基礎設施的完善。預計2025年后，國內燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入快速發(fā)展階段，到2030年國內燃料電池汽車(chē)年銷(xiāo)量規?？蛇_百萬(wàn)輛以上，配套加氫站數量將在4500座以上，對應加氫站投資規模800億元，相關(guān)設備投資規模達到500億元。

 

　　不過(guò)，目前來(lái)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)內人士認為，解決這些難題還需要政府主導。

 

　　與新能源汽車(chē)地方推廣一樣，加氫站建設也對地方補貼和政府支持存在很大依賴(lài)性，同時(shí)地方政府的補貼和積極探索成為加氫站建設的重要支撐。盧琛鈺表示，在加氫站的建設上，國內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(yíng)的方式探索推進(jìn)加氫站的建設，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(wàn)元的獎勵，高補貼成為推進(jìn)加氫站建設的有力推手。廣東佛山已經(jīng)開(kāi)始試點(diǎn)加氫站與加油站合并建設。佛山市副市長(cháng)許國就曾介紹，佛山在推動(dòng)加氫站建設方面，找到了一條有效途徑，發(fā)動(dòng)中石化、中海油、中石油，在現有的加油站基礎上加一個(gè)加氫裝置。許國認為：“國內現有的加油站幾乎都可以搞加氫站，只要把中石化、中石油、中海油的力量調度起來(lái)，我國加氫站的數量只要兩到三年的時(shí)間，就可以達到全世界z*多的水平。”

 

　　“加氫站建設跟不上主要是政府導向和支持力度問(wèn)題。”新研氫能源科技有限公司CTO、IEC國際標準召集人齊志剛說(shuō)，當前，在加氫站的建設上，國家層面有明確支持，但很多地方政府因為擔心安全問(wèn)題，對加氫站的支持力度不夠。齊志剛強調：“氫氣和氫氣站是很安全的，只是絕大多數人對氫氣不了解，想當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)結構和實(shí)際案例，很快就會(huì )認識到，其實(shí)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，地方政府的擔心帶來(lái)審批流程過(guò)長(cháng)、怕承擔責任、限制的條條框框特別多等問(wèn)題，這些問(wèn)題是導致加氫站建設跟不上的根本原因。“如果這種情況能夠改變，可以吸引很多資本，而且他們會(huì )實(shí)現盈利，生存下去沒(méi)有問(wèn)題。”齊志剛建議，國家應該引導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，這才是推動(dòng)加氫站建設的根本方法。

 

　　衣寶廉認為，燃料電池汽車(chē)大規模示范要從對加氫站依賴(lài)度低的公交車(chē)等商用車(chē)開(kāi)始。這與宇通客車(chē)燃料電池專(zhuān)業(yè)s*席工程師李進(jìn)觀(guān)點(diǎn)相同：“中國燃料電池汽車(chē)商業(yè)化以商用車(chē)作為突破口更可行。”李進(jìn)稱(chēng)，氫燃料電池客車(chē)大多在固定線(xiàn)路使用，方便布局加氫基礎設施。盧琛鈺也認為：“商用車(chē)點(diǎn)對點(diǎn)的運營(yíng)、專(zhuān)人管理，較利于推廣氫燃料電池汽車(chē)，而且相對乘用車(chē)，商用車(chē)技術(shù)要求也沒(méi)那么高，我國在這一市場(chǎng)發(fā)展得比較好。因為有了固定的市場(chǎng)需求，加氫站的建設也變得容易得多，見(jiàn)到收益之后，相關(guān)站點(diǎn)建設的步伐也會(huì )加快。”

 

　　值得注意的是，現階段是否需要大規模建設加氫站，加氫站降低成本是否只有技術(shù)提升一條途徑等問(wèn)題，業(yè)內尚有些爭議。盧琛鈺就表示：“無(wú)論是成本問(wèn)題還是基礎設施配套問(wèn)題，都是建立在一定產(chǎn)業(yè)規?；A上的。”他認為，就像純電動(dòng)汽車(chē)示范階段，很多充電站被荒廢一樣，在市場(chǎng)上沒(méi)有一定規模的車(chē)輛時(shí)，建設過(guò)多的加氫站只會(huì )造成資源浪費。

 

　　加氫站三大核心設備未突破

 

　　加氫站系統依據不同的功能，可分為制氫系統（自制氫）或輸送系統（外供氫）、調壓干燥系統、氫氣壓縮系統、儲氣系統、售氣加注系統和控制系統六個(gè)主要子系統。氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機是加氫站系統的三大核心裝備。加氫站通過(guò)外部供氫和站內制氫獲得氫氣后，經(jīng)過(guò)調壓干燥系統處理后轉化為壓力穩定的干燥氣體，隨后在氫氣壓縮機的輸送下進(jìn)入高壓儲氫罐儲存，z*后通過(guò)氫氣加注機為燃料電池汽車(chē)進(jìn)行加注。

 

 

　　1）氫氣壓縮機

 

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

 

　　2）高壓儲氫罐

 

　　加氫站儲氣系統的儲氫容器，儲氣壓力是其主要技術(shù)指標。氫氣與傳統工業(yè)氣瓶的鋼質(zhì)內膽易發(fā)生氫脆反應，誘發(fā)容器壁裂紋生長(cháng)，所以目前加氫站高壓儲氫罐主要采用碳纖維復合材料或纖維全纏繞鋁合金制成的新型輕質(zhì)耐壓內膽,外加可吸收沖擊的堅固殼體，容器壁復合材料復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(chē)加注氫燃料的核心設備，加注壓力是其主要參數。氫氣加注機的加注壓力高于20MPa標準的天然氣加注設備，但其主要結構和工作原理與天然氣加注機并無(wú)較大區別，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(lái)的發(fā)展方向在于加注系統智能化和安全性的提高。

 

 

　　歐美日加氫站普遍采用與汽車(chē)配套的70MPa壓力標準，并實(shí)現設備量產(chǎn)。日本從制度上鼓勵車(chē)載氫瓶單次充氣壓力的安全上限值從70MPa提高到88MPa，進(jìn)一步實(shí)現技術(shù)升級。從具體設備來(lái)看，氫氣壓縮機：美國PDC等公司已掌握具有三層金屬隔膜結構的氫氣壓縮機制造技術(shù)，輸出壓力上限超過(guò)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(guò)70MPa的碳纖維復合材料和鋁合金內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(shí)現量產(chǎn)。

 

 

　　我國示范性加氫站和燃料電池客車(chē)車(chē)載供氫系統尚處于35MPa壓力的技術(shù)水平，核心設備主要依賴(lài)進(jìn)口。為與客車(chē)配套，現有加氫站采用了45MPa隔膜式壓縮機、45MPa儲氫罐和35MPa氫氣加注機等設備，壓力標準提升還有待未來(lái)70MPa燃料電池汽車(chē)的普及。加氫站核心設備研制處于起步階段。氫氣壓縮機方面，我國現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(wú)法滿(mǎn)足加氫站技術(shù)要求，中船重工718所通過(guò)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)，解決了超薄鋁內膽成型、高抗疲勞性能的纏繞線(xiàn)形匹配等技術(shù)難題，但尚未實(shí)現成品量產(chǎn)；氫氣加注機方面，天然氣設備制造商厚普股份已成功研發(fā)氫氣加注裝置，并已進(jìn)入產(chǎn)品測試階段，氫氣加注設備是目前z*有可能實(shí)現國產(chǎn)化的核心設備。