氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，可通過一次能源、二次能源及工業(yè)領(lǐng)域等多種途徑獲取，也可廣泛應用于工業(yè)、建筑、交通、電力行業(yè)，是未來構(gòu)建以清潔能源為主的多元能源供給系統(tǒng)的重要載體。
氫能的開發(fā)與利用技術(shù)已經(jīng)成為新一輪世界能源技術(shù)變革的重要方向，也是汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的戰(zhàn)略制高點。發(fā)展氫能將有利于加快推進我國能源生產(chǎn)和消費革命，對新時代能源轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重大意義。
中國的氫能產(chǎn)業(yè)已進入產(chǎn)業(yè)化的快車道，尤其是從2017年以來，在關(guān)鍵技術(shù)突破、產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長上取得一定成績，許多地方率先出臺支持政策，實現(xiàn)了小規(guī)模全產(chǎn)業(yè)鏈應用示范。
但隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模與應用場景的增加，氫能基礎(chǔ)設(shè)施（主要為加氫站）的供氫保障問題已成為制約整個產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要因素。
1.中國氫能已具備產(chǎn)業(yè)化條件
中國發(fā)展氫能的優(yōu)勢在于具有良好的制氫基礎(chǔ)與大規(guī)模應用市場空間，我國現(xiàn)有工業(yè)的制氫產(chǎn)能已達到2.5×107t，2018年中國棄風、棄光、棄水總電量約為1.0229×1011kW·h，國內(nèi)化工行業(yè)還存在部分無法循環(huán)利用的副產(chǎn)氫，均可提供大規(guī)模氫源。
同時，中國擁有全世界最大的汽車與新能源汽車市場，在民用車之外，礦山港口重型車、物流車、重柴油車、軌道交通、船舶及岸電設(shè)施，甚至航空器，這些都是未來氫能創(chuàng)新應用的方向，中國已具備大規(guī)模氫能利用的供氫條件與市場空間。
2.中國氫能基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)況
投入強度顯著提升，加氫站數(shù)量規(guī)模增加。
自2017年以來，中國氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式發(fā)展，現(xiàn)階段中國的應用市場主要以燃料電池大巴車與物流車為主。
為了滿足車輛應用示范，各地已開始大規(guī)模規(guī)劃并建設(shè)保障性加氫站，截至2019年3月，中國已投產(chǎn)加氫站數(shù)量達到25座（包括兩座內(nèi)部整改站），較2017年增加14座。
中國加氫站建設(shè)情況（截至2019年3月）
在已建成加氫站中，固定式加氫站11座，撬裝式加氫站14座，此外，有17座加氫站在建，加氫站分布主要集中在廣東、江蘇、上海、湖北、河北等地。
中國加氫站分布（截至2019年3月）
由于目前車輛以小規(guī)模燃料電池公交及廠內(nèi)測試車輛為主，對于小儲氫量的固定站及撬裝式一體站，在車輛有序加氫及不優(yōu)先考慮加氫時間的應用場景下，其加氫能力基本可以滿足現(xiàn)階段加氫預期，按此估算，已投運加氫站中加氫能力達500kg以上規(guī)模的有10座。
關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，裝備國產(chǎn)化進程加快
在制氫技術(shù)方面，國內(nèi)已擁有大規(guī)模煤制氫（制氫能力2×105 m3/h 以上）、天然氣制氫（制氫能力8×104 m3/h）、甲醇制氫（制氫能力4×104 m3/h 以上）的工程技術(shù)集成能力與實際工程案例，并掌握氫氣液化關(guān)鍵技術(shù)。同時，堿性電解水裝置的單機制氫能力也可達1000~1200 m3/h，并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備制造、工藝集成能力。
在加氫站方面，國內(nèi)具有自主研發(fā)生產(chǎn)35MPa加氫機能力，完成70MPa加氫機實驗樣機開發(fā)；在壓縮機方面，具備45MPa小流量壓縮機的完全自主研發(fā)制造能力，并可通過進口關(guān)鍵零部件，實現(xiàn)中等流量壓縮機自主集成；同時，擁有87.5MPa壓力等級壓縮機的試驗樣機。
在固定儲氫裝置方面，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 45MPa與98MPa固定儲氫容器設(shè)計與制造能力，其中，45MPa儲氫容器單體水容積可達到20m3，使用壽命可達5萬次以上，98MPa固定儲氫容器單體水容積可達到1m3。
此外，少數(shù)企業(yè)已擁有加氫站系統(tǒng)控制算法優(yōu)化與產(chǎn)品集成能力，目前加氫站的氫氣一次性利用率可提高到70%~75%。
地方政策紛紛出臺，區(qū)域骨干供給網(wǎng)絡(luò)初顯
全國已有14個?。ㄊ校嵸|(zhì)性開展氫能產(chǎn)業(yè)布局與推廣工作，分別是廣東、山東、江蘇、湖北、河北、山西、浙江、四川、北京、天津、吉林、遼寧、安徽、河南。以上大部分地區(qū)均出臺了相關(guān)產(chǎn)業(yè)扶持政策，并落地一批燃料電池或整車產(chǎn)業(yè)，推動加氫站建設(shè)，積極開展示范運營。
例如產(chǎn)業(yè)政策較為完善的廣東省佛山市，2018年6月廣東省發(fā)布了《關(guān)于加快新能源汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的意見》，明確提出電解水制氫電價享受蓄冷電價的政策；佛山市南海區(qū)人民政府發(fā)布的《促進加氫站建設(shè)運營及氫能源車輛運行扶持辦法》，對加氫站補貼力度最高可達到800萬元，對加氫站運營補貼最高可達到20元/kg。
這些地方規(guī)劃與政策的出臺，有利于國內(nèi)區(qū)域性供氫網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，加速區(qū)域氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育。
3.中國氫能基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
缺少系統(tǒng)性的發(fā)展戰(zhàn)略
在整個能源生產(chǎn)與消費體系中，氫能的定位尚未明確，將制約其在能源革命中發(fā)揮應有的作用，也未制定氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)性的發(fā)展目標與實施路徑。
加氫站數(shù)量與性能相對落后
中國目前建成的加氫站數(shù)量約為日本的四分之一，也遠落后于德國與美國。國內(nèi)大部分加氫站屬于場內(nèi)測試站與撬裝站，這些加氫站的特點就是固定儲氫量或氫氣壓縮系統(tǒng)能力較低，隨著加氫車輛規(guī)模的增加，將無法滿足加氫車輛進場時間隨機化、單次加注時間短的商業(yè)需求。
關(guān)鍵技術(shù)與成本亟待突破
我國雖已具有35MPa加氫站關(guān)鍵技術(shù)與裝備集成能力，但在關(guān)鍵指標與國產(chǎn)化方面，還存在很大差距。
在壓縮機技術(shù)方面，完全國產(chǎn)化的45MPa壓縮機流量較小且在實際應用中故障率較高，其關(guān)鍵部件仍需通過進口后在國內(nèi)組裝，同時，國內(nèi)不具備生產(chǎn)商用87MPa壓縮機能力。
在固定式儲氫裝備方面，國內(nèi)儲氫裝置多為鋼內(nèi)筒鋼帶纏繞容器，目前45MPa固定儲氫容器每立方米水容積的價格超過20萬元，98MPa固定儲氫容器每立方米水容積的價格超過100萬元。
在加氫機技術(shù)方面，加氫槍依賴進口，國內(nèi)70MPa加氫機處于試驗驗證階段，與國外商業(yè)化運營的70MPa加氫機指標差距較大。
此外，氫基礎(chǔ)設(shè)施的高壓管路及閥門，目前需依賴進口；加氫站的工藝控制系統(tǒng)未來還需通過實際運營進一步驗證及優(yōu)化。
產(chǎn)業(yè)管理與監(jiān)管體系尚未構(gòu)建
加氫站作為城市基礎(chǔ)設(shè)施類固定資產(chǎn)投資項目，若按照投資額度，在絕大多數(shù)地區(qū)按照備案類項目管理。
由于各主管部門對加氫站的評估審批缺乏實際依據(jù)與案例，也缺少自上而下的技術(shù)論證與標準支撐，導致“審批難、審批慢”。
加氫站作為城市交通體系的氫氣分發(fā)站，安全監(jiān)管體系尚未構(gòu)建，不利于行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
商業(yè)模式與持續(xù)路徑亟待探索
加氫工藝的復雜性導致加氫站投資及運營成本遠超天燃氣站?，F(xiàn)階段市場用氫需求較小、加氫站設(shè)備與工藝也未經(jīng)過高負荷運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定驗證，未來加氫站運營成本會比理論預測值或目前實際經(jīng)驗值要高。
若參照汽油車運營成本制定售氫價格，結(jié)合現(xiàn)有的制氫與運氫價格，在沒有補貼的情況下，加氫站很難實現(xiàn)盈虧平衡。
通過投資加氫站、外購氫、售氫的單一模式將無法持續(xù)，缺少協(xié)同制氫、儲運氫、加氫等基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化配置，難以減少供氫成本，不利于整個氫能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
4.氫能基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標與路徑
未來30年，我國的氫能基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體將分成三個階段。
第一階段（當前到2025年）：形成頂層路線清晰、產(chǎn)業(yè)政策基本健全、安全監(jiān)管基本完善、市場競爭相對有序、商業(yè)模式不斷創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)聚集加速、加氫關(guān)鍵裝備技術(shù)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，為產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
本階段已完成氫能在我國的發(fā)展定位與戰(zhàn)略目標，形成自上而下相對健全的行業(yè)發(fā)展指導意見、審批管理和財稅優(yōu)惠政策，基于信息化基本完成全國氫能基礎(chǔ)設(shè)施安全網(wǎng)絡(luò)體系。
在發(fā)展路線上，本階段氫源將以城市周邊富裕的工業(yè)副產(chǎn)氫、化工與電子行業(yè)配套的小規(guī)?；茉粗茪錇橹?，少部分地區(qū)的電解水制氫為輔；儲運以20MPa高壓氣態(tài)為主，完善45MPa以上壓力儲運技術(shù)及標準，并完成應用驗證；加氫站將基本覆蓋先行示范的城市，對外商業(yè)化運營站將達100座以上，并完全掌握70MPa加氫機、平均流量200m3/h以上90MPa壓縮機、平均流量800m3/h以上45MPa壓縮機等關(guān)鍵裝備技術(shù)，基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。
第二階段（2025—2035年）：形成產(chǎn)業(yè)政策健全、行業(yè)監(jiān)管完善、市場競爭有序、商業(yè)模式成熟、加氫關(guān)鍵裝備技術(shù)完全國產(chǎn)化，高效、安全、低成本的供氫網(wǎng)絡(luò)雛顯的產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢，為產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
本階段的產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)監(jiān)管健全成熟，補貼及財稅優(yōu)惠政策開始退坡，產(chǎn)業(yè)處于以市場驅(qū)動下有序競爭且日益激烈的發(fā)展環(huán)境。
在發(fā)展路線上，氫源將以煤制氫等大規(guī)模集中供氫（部分配套碳捕獲、利用與封存）與綠色電解水制氫為主，工業(yè)副產(chǎn)氫為輔，并將充分挖掘市場已有氫源，形成大規(guī)模氫氣運輸?shù)母窬?，低成本、高效安全的全國供氫網(wǎng)絡(luò)開始構(gòu)建；儲運以45MPa 以上高壓氣態(tài)為主，完善液氫儲運技術(shù)及標準，開展長距離液氫運輸及液氫加氫站應用；全國性骨干加氫網(wǎng)絡(luò)初顯，對外商業(yè)化運營加氫站將達到1000座以上，關(guān)鍵裝備及技術(shù)完全國產(chǎn)化，并處于全球領(lǐng)先水平。
第三階段（2035—2050年）：形成高效低碳的氫能供給網(wǎng)絡(luò)，市場引領(lǐng)、價格調(diào)節(jié)、體制機制科學健全的高質(zhì)量發(fā)展格局。
在發(fā)展路線上，以可再生能源制氫為主（包括太陽能光解水制氫技術(shù)），煤制氫（配套碳捕獲、利用與封存）為輔，各地也將根據(jù)資源與工業(yè)的發(fā)展情況，因地制宜地選擇“深綠”的供氫方案，并配套包括城市管道輸氫在內(nèi)的多種運氫方案，最終實現(xiàn)供氫網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)、電力、建筑、交通行業(yè)不同程度的融合；基本形成覆蓋全國的加氫網(wǎng)絡(luò)，對外商業(yè)化運營加氫站將達到10000座以上，關(guān)鍵裝備及技術(shù)達到全球領(lǐng)先水平。
凌文，劉瑋，李育磊，萬燕鳴.中國氫能基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].中國工程科學,2019,21(3):76-83.
