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科普 | 什么是加氢站?

2024-09-02 来源:氢能汇 浏览数:76

加氢站,作为氢能应用领域的核心支撑,是氢燃料电池汽车迈向商业化道路的关键性基础设施。其建设数量与普及广度,直接且深刻地影

加氢站,作为氢能应用领域的核心支撑,是氢燃料电池汽车迈向商业化道路的关键性基础设施。其建设数量与普及广度,直接且深刻地影响着氢燃料电池汽车商业化进程的推进速度。

在燃料电池汽车的发展蓝图中,加氢站扮演着与加油站在传统燃油汽车体系中、充电站在纯电动汽车领域中相类似的角色,均是各自能源供给体系中不可或缺的基石,对于推动氢能产业链的全面发展具有至关重要的意义。

加氢站的定义

加氢站是一种专门用于为氢燃料电池汽车加注氢气的基础设施。与传统的加油站不同,加氢站通过高压或低温的方式储存和输送氢气,以满足氢燃料电池汽车的加氢需求。氢燃料电池汽车通过氢气和氧气的化学反应产生电能,驱动汽车行驶,其唯一的排放物是水,因此被认为是未来清洁交通的重要方向之一。

加氢站的示意图

加氢站的类型

加氢站的建设需要满足严格的安全标准,因为氢气具有易燃易爆的特性。一般来说,加氢站主要分为以下几种类型:


1. 按照氢气来源分类

外供氢加氢站:这类加氢站的氢气主要通过长管拖车、液氢槽车、管道等方式运输氢气到加氢站,然后通过氢气压缩机增压后储存至站内的高压储罐中,再通过氢气加注机为燃料电池汽车加注氢气。

站内制氢供氢加氢站:这种类型的加氢站内有制氢设备(如天然气重整制氢、电解水制氢)产生氢气,这些氢气类似于天然气管道输送来的气源,然后与加气站设备组合为燃料电池汽车加注氢气。

2. 按照建设形式分类

固定式加氢站:这种加氢站一般指具备固定安装的高压、中压氢气储气压力容器的固定设备加氢站。

撬装式加氢站:这种加氢站一般指设置可移动或搬运的底座(盘)的氢气压缩机及其辅助设备加氢站。

移动式加氢站:这种加氢站一般指可移动的、直接对氢能汽车或氢内燃机汽车或氢气天然气混合燃料汽车等的储氢瓶充装氢燃料的专门设施加氢站。

3. 按照加氢站加注压力分类

35MPa和70MPa工作压力加氢站:当充氢压力为35~70MPa时,加氢站氢气储存系统的工作压力宜为35~100MPa。

4. 按照加氢站的建站类别分类

加氢单站(即纯氢站,仅提供加氢设施)。

合建站(包括加氢加气合建站、油氢合建站等)。

5. 按照站内氢气储存相态分类

气氢加氢站:这种加氢站的氢气以气体形式储存。

液氢加氢站:这种加氢站的氢气以液体形式储存。

6. 按照是否具备制氢功能分类

制加一体站:这种加氢站既具备制氢功能也具备加氢功能。

外供氢加氢站:这种加氢站仅负责加注氢气,而不涉及氢气的制备。

加氢站的建设和运营成本

尽管加氢站的种类繁多,但目前主流的加氢站建设主要集中在固定式和撬装式这两种外供氢加氢站。这两种类型的站点在安全性和经济性方面都表现得尤为出色。

具体来说,一个500kg容量的固定式加氢站的建设成本大约为1000万元人民币,而同等容量的撬装式加氢站的建设成本则约为500万元人民币。下图展示了这两种加氢站建设成本的占比情况:

本研究以500kg/35Mpa固定式加氢站的运营成本为分析对象,具体分析如下:

1. 土地折旧费:由于不同地区的土地购置成本存在差异,本研究以华北地区为例,平均土地购置成本为300万元。假设土地折旧年限为30年,则年折旧费用约为10万元。

2. 设备折旧费:不同制造商提供的设备购置成本各异。以500kg/35Mpa固定式加氢站的建设成本约1000万元为基准,设备折旧年限设定为15年,因此年折旧费用为66.6万元。

3. 拖车租赁费:拖车租赁费用因不同制造商而异,存在按天(500-800元/天)和按月(1.5-2万元/月)两种租赁模式。通过协商日均加氢量,可免除租赁费用。

4. 人工成本:加氢站至少需要5名员工,包括1名站长和4名运营人员(含安全员)。以每人平均8万元/年计算,5名员工的总人工成本为40万元/年。

5. 其他费用:除人工成本和氢气采购成本外,保证加氢站正常运营的其他费用大约在50-100万元/年之间。这些费用主要包括:

- 电费:用于压缩系统、制冷系统、加氢系统以及站内控制系统和安防系统的设备用电,总功率约为200kW。

- 计量费用:包括站内安全阀、压力表、质量流量计的计量检定和校准。

- 维修维护费用:涉及液压系统油液更换以及密封件、管道阀件的维修。

6. 氢气采购成本:不同制氢工艺的氢气成本存在显著差异。具体成本如下:

- 煤制氢:6.7-17.9元/kg;

- 天然气制氢:8.9-17.9元/kg;

- 工业副产氢:8.9-16.8元/kg;

- 电解水制氢:38-54.8元/kg;

- 生物制氢:28.6元/kg。

加氢站通常会选择成本较低的化石能源制氢和工业副产氢。考虑到氢气的运输成本和利润,氢气到厂价格约为25-35元/kg,这与当地的供氢能力密切相关。

假设该加氢站年运行天数为300天,产能利用率为100%,年加氢量为150吨,毛利率约为15%,加氢枪口价格约为45元/kg。以49吨重卡满载为例,当加氢枪口价格为28元/kg时,使用成本与燃油车相当。

考虑到各地方的补贴政策,平均补贴为10-20元/kg,补贴后的氢燃料电池重卡用车成本仍然高于燃油车。

我国加氢站的发展脉络

我国加氢站起步较晚,在2017年之前,我国加氢站的数量相对较少,技术和产业基础还处于初步阶段。这个时期,加氢站的发展主要依赖于政府的支持和政策引导。发展速度从2018年才开始提高。

在2014年至2016年间,中国首次提出了氢能发展路线图,将“氢能与燃料电池技术创新”作为重点任务,这一时期推动了我国燃料电池相关技术的发展。

自2017年起,中国加氢站的建设进入了快速发展阶段。进入2020年代以后,中国加氢站的建设进一步加速。根据最新的搜索结果,截至2024年6月底,中国已建成加氢站426座,其中仅2024年上半年就新增了19座。此外,中国石化也加入了氢能产业的发展行列,计划建设百座油气混建站。


当前国内加氢站数量虽然不多,但从长远规划角度看,未来加氢站的数量将呈现大规模增长态势。

根据工业和信息化部指导、中国汽车工程学会修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》相关规划显示,到2025年,我国加氢站的建设目标为至少1000座;到2035年加氢站的建设目标为至少5000座。

全国加氢站的布局

全国加氢站各省布局各不相同,广东加氢站数量最多,其次是江苏、浙江等经济发达省份。不过各地政策都在规划新的加氢站建设计划,未来全国加氢站会呈现几何倍数增长。


加氢站的政策

加氢站是链接氢气和燃料汽车的纽带,其政策发展历程与氢能息息相关。近年来,国家对氢能发展的重视不断提高,作为氢能发展重要基础设施的加氢站,也不断被纳入国家政策的发展规划中。

2019年,氢能首次被写入政府工作报告,提出要推动充电、加氢等设施建设。

2021年,在《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中,国家明确要统筹推进氢能制储输用全链条发展。

2022年,《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》发布,氢能被确定为未来国家能源体系的重要组成部分和用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。

2023年,首个国家层面氢能全产业链标准体系建设指南-《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》发布,为包括加氢站在内的氢能产业链上各类项目建设奠定基础。

2024年3月,《2024年能源工作指导意见》出炉,文件提出,编制加快推动氢能产业高质量发展的相关政策,有序推进氢能技术创新与产业发展。

从地方层面的规划来看,多地相关部门纷纷制定了当地未来一段时间内的加氢站建设目标,其中规划建设目标较多的是广东省、河北省、山东省、陕西省、江苏省。广东省计划到2025年建成加氢站超200座,河北省、山东省、江苏省和陕西省均计划到2025年累计建成100座加氢站。

国内主要加氢站企业

1、中国石化

中国石化积极推进制氢、提纯、储运和加氢等基础设施建设,推动石化产业绿色低碳发展。“十四五”期间,中国石化规划建设百万吨绿氢示范项目,目前绿氢项目正在推进中;将于今年建成运行加氢站 100 座,在“十四五”期间建成 1000 座加氢站。

2、美锦能源

美锦能源成立于 1997 年,是全国最大的独立商品焦和炼焦煤生产商之一,是氢能全产业链布局的头部企业,是能源行业率先转型升级的革新者。美锦能源积极推进转型升级,加快新项目的建设和运营,快速提升产能,形成了从煤炭、焦化、天然气到化工产品和膜电极、燃料电池、加氢站到氢燃料电池汽车两条互有协同的比较完整的产业链体系,构造了绿色闭环的循环经济。2022 年上半年美锦能源实现营业收入 133.55 亿元。

3、厚普股份

厚普股份成立于 2005 年,于 2015 年在深圳证券交易所创业板上市,是清洁能源整体解决方案服务商。在加氢站领域,厚普股份已形成了从设计到关键部件研发、生产,成套设备集成、加氢站安装调试和技术服务支持等覆盖整个产业链的综合能力。2022 年厚普股份实现营业收入 3.44 亿元。

4、国富氢能

国富氢能位居中国加氢站集成商第一。江苏国富氢能技术装备股份有限公司,成立于 2016 年 6 月,专注于氢能“产、储、运、加、用”全产业链核心设备的研发和制造。2017 年,公司取得 B3 级压力容器特种设备制造许可证,首套加氢站装置上市。2022 年以来,国富氢能的加氢站设备已开始出口到马来西亚等海外市场,并用于马来西亚 70MPa 加氢站项目的建设。2022 年 6 月,公司曾向上交所递交上市申请,于同年 10 月“考虑到 A 股市场整体审批程序的不确定性”为由主动撤回申请。2023 年 3 月,公司在江苏省证监局完成了辅导备案工作,拟首次发行股票并上市。2024 年 3 月,公司正式向港交所递交提交主板上市申请,二次冲击上市。从收入构成来看,加氢站设备及相关产品是国富氢能的第二大业务。

素材来源:氢能产业报告、汽车测试网等


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