2020年1月10日,新一届中国电动汽车百人会论坛在北京钓鱼台国宾馆举办。论坛上,氢燃料电池成为热门话题之一。全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢还给了燃料电池汽车一个宏观定位:“新能源汽车发展战略当中,纯电动和燃料电池汽车是同等重要的,长期共存的。”和嘉宾们发言相呼应的是,会场外数十辆通勤大巴全部为氢燃料电池汽车。这是氢燃料电池大巴连续第四年在钓鱼台国宾馆服务该论坛了。与往年相比,今年会场还引入了数台现代氢燃料电池汽车NEXO用作展览,其前沿的理念、尤其车身还标注了“氢燃料电池车”字样,吸引了众多参会者的目光。在中国电动汽车百人会论坛上服务的氢燃料电池大巴和展示的现代氢燃料电池乘用车一个明显的感受,氢燃料电池汽车被越来越多人谈论。而作为其基础设施的加氢站,也迎来一场新变局。甚至加氢站被认为是下一场氢经济的入口。根据氢能服务机构香橙会的数据,2019年底国内累计已建成的加氢站达61座(包含3座已拆除的加氢站),投入运营的有52座,比上年数量翻了一倍。而在此前的2006年至2017年,中国实际运营的加氢站常年低于10座。作为氢燃料电池汽车的基础设施,加氢站的爆发一方面得益于氢燃料电池汽车数量的增加,另一方面则是因为政府推动——据不完全统计,目前已有超过20个省市出台了对加氢站及氢产业的扶持政策,部分地区对加氢站的补贴高达800万元/座;即将在2022年举办的冬奥会也为加氢站的建设热潮添了一把火,冬奥会举办地张家口计划到2020年累计建成21座加氢站,此前已建立了2座。不过,另一种声音也不可忽视。有投资人对「甲子光年」直言,氢燃料电池和加氢站领域满是坑,“大坑”。小众的市场、高昂的建设成本、复杂的审批流程、被国外卡脖子的关键设备零部件和氢的散发特性导致的安全隐患,都成为国内加氢站建设的拦路虎。就在2020年1月14日,广东珠海高栏港一石化设备有限公司的重整与加氢装置预加氢单元发生闪爆,现场火光冲天,40辆消防车和200名指战员到场处理。
此外,国内运营时间最长的上海安亭加氢站,至今运营12年,亏损了12年。而放眼其它车用加氢站,更是难见盈利迹象。一个问题又摆在行业面前:经历了十年起伏的加氢站,再次崛起后能否逆天改命?中国加氢站真有普及的可能性吗?而加氢站的命运则关系着一个可能搅动汽车产业链的问题:以加氢站为不可或缺基础设施的氢燃料电池汽车,是否能成为新能源汽车的未来之一?
1.政府“砸”出的加氢站
2019年末,「甲子光年」实地探访了寒冬中,矗立在北京五环外永丰产业园的两座加氢站——位于北京亿华通院内的北京永丰加氢站,及其西侧两公里处位于飞驰绿能院内的飞驰竞立加氢站。这是国内最早建立的两座加氢站,均建于2006年,背后推力之一是2008年的奥运会。两座加氢站各自创造了第一:永丰加氢站是中国第一座车用加氢站,飞驰竞立则是国内第一家民营的制氢加氢站,并最早探索了加氢站的商业化运营。但奥运会结束后,加氢站热潮逐渐回落。曾风光一时的飞驰竞立加氢站更是在2011年因公司经营问题走向倒闭,如今已变成一座草木枯黄、院落破败的废旧园区。位于北京北五环外的永丰加氢站(上)和飞驰竞立加氢站(下)沉舟侧畔千帆过,在这波加氢站低潮的数年后,另一场加氢站建设潮正加速到来。仅在2019年最后的50多天里,国内就新增了12座加氢站,接近2018年全年新增加氢站的数量。根据香橙会的数据,2019年11月7日国内已建成的加氢站有49座;而今年(2020年)初其发布的数据显示,2019年国内累计建成的加氢站已变成61座。其中,2019年新增加氢站为25座,比上年总体数量翻了一倍。此前,「甲子光年」曾在《为什么氢燃料电池又火了?》一文提到,自2018年5月国务院总理李克强访日后,国内掀起对氢燃料电池汽车的新一轮关注热潮。作为氢燃料电池汽车的基础设施,国内加氢站的短缺曾颇受诟病——在许多业内人士看来,国内氢燃料电池汽车未能大规模普及的原因之一,就是加氢站不足。国外氢能信息平台H2stations.org网站在2019年初发布的第11期全球加氢站统计报告中称,截止2018年底,全球共有369座加氢站,其中日本96座,德国60座,美国42座,中国以23座的数量排名第四。2019年3月15日,“两会”审议后的《政府工作报告》补充了“推动充电、加氢等设施建设”的内容。自此以后,加氢站迅速在多个城市遍地开花,地方政府对其支持力度也空前高涨。其中,作为目前国内氢燃料电池示范车投放数量最多的城市,上海的加氢站布局走在全国前列。2017年上海便出台《上海燃料电池汽车发展规划》,对燃料电池汽车的示范运行、加氢配套基础设施等做出规划。2019年5月,上海嘉定区印发《嘉定区鼓励燃料电池汽车产业发展的有关意见(试行)》,明确了对加氢站的补贴标准,每站最高补贴额可达500万元。6月,在上海举办的首届SNEC2019国际储能和氢能及燃料电池工程技术大会上,上海市科委副主任傅国庆放出“豪言”,“到2020年,我们将建设加氢站510座,形成小型的加氢站网络。”他还表示,上海已经在立项选址加氢站共计13项,将初步形成环上海的氢走廊格局。如果不论单站规模大小的差异,510座加氢站,意味着比2018年全球加氢站总数还要多出四成,有跑步进入氢时代的感觉。就在上海举办首届SNEC的几天后,在深圳举办的第四届东亚峰会清洁能源论坛上,广东省佛山市副市长许国称,“今年(2019年)我们还将实现累计推广1000辆氢能汽车,建成30多座加氢站,在国内率先形成相对完善的加氢站分布网络。”作为国内最支持氢能产业的城市之一,佛山从2014年便开始启动加氢站建设,并在全国最早提出“加氢站建设审批流程”。为了推动加氢站建设,2019年1月,佛山南海区便印发《佛山市南海区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法》,对新建加氢站最高补贴800万元,是当时已出台的政策中补贴额最高的。甚至,政府还成立由市长任组长的氢能产业发展领导小组,以住建局牵头开展加氢站联合审批管理模式。结果就是,到2019年7月佛山一气儿建成了6座加氢站,成为国内加氢站数量最多的地级市。香橙会氢能事业部总经理韩德祁告诉「甲子光年」,他曾经走访过数十座加氢站,“一个明显的感受就是地方政府对加氢站的热情高了,更希望引进一些氢能产业中的优质企业。”2019年9月22日在济南举行的2019氢能产业发展创新峰会上,《济南新旧动能转换先行区氢能产业规划》发布。规划称,先行区将在产业核心区高质量规划20平方公里的“氢谷”,布局35座加氢站,示范推广的氢燃料电池汽车规模超过3000辆。“在先行区内建设运营的商业化、公共服务用的加氢站、加油加氢站,最高给予建设企业900万元的建设补贴。”济南市副市长、市政府党组成员孙斌称。这一来自副市长之口的补贴数额,超过了佛山的800万元加氢站补贴标准。“如果不算土地成本,900万元基本上能覆盖一座新建加氢站的建设成本,甚至用国产设备的话,资金还会有些剩余。”某氢燃料电池汽车研究员郑奇(化名)告诉「甲子光年」。但截至目前,济南尚没有一家正式开放运营的加氢站。或许,这也是促使济南要高补贴建加氢站的原因之一。借助冬奥会新能源展示机会的张家口,则在2018年做出规划,到2020年累计建成21座加氢站,此前已建成2座加氢站。按照目前的水平,建一座加氢站,从审批到正式运营即使最快也需要2.5年-3年的时间。因此3年内建成近20座加氢站,是一个不小的工程。在近日的中国电动汽车百人会论坛上,中国汽车工业协会专务副秘书长许艳华给出了两个国内加氢站的官方数据——正式运营的39座(少于香橙会的行业统计数据),在建和待运营的超过100座。而按照《节能与新能源汽车技术路线图》规划的目标,到2020年国内将建设100座加氢站。这意味着不算新建数量,已建和在建数量便远超于这个目标。
2.建站就像闯关
“2019年上半年,我们几乎把当时国内已有的加氢站跑了个遍。”香橙会氢能事业部总经理韩德祁告诉「甲子光年」。他感觉,一个很明显的情绪笼罩着这些加氢站——焦虑。最焦虑的一点,便是政策的不明朗。尽管各个地方出台了加氢站建设规划和扶持政策,但从国家层面看,至今仍未明确地把氢列为能源来发展。“目前氢气仍然属于危险化学品,其制取、运输、使用仍受到严格管理。”氢燃料电池汽车研究员郑奇说。这就为加氢站的建设带来第一重困难。首先,按照现有政策,制氢站属于危化品生产单位,必须建立在化工园区。而加氢站又是作为商业用地进行审批,这制约了“制氢、加氢一体站”的选址。其次,如果制氢、加氢分开,就需要有中间的运输过程。而按照国内相关规定,采用最常见的长管拖车运输氢气最高只能压缩至20MPa(气压单位),重量比只占1%。“就是说运了100公斤,其中只有1公斤是有效载荷,其它运的全是钢瓶,花的运输费用几乎就是空车来、空车去。”德国林德集团大中华区氢能源总监王海说。第三,新建加氢站的建设审批模糊。我国现行法律、行政法规还没有对加氢站的审批进行统一的规定,导致加氢站的审批更多是由地方政府“特事特批”。“我们在国内建设了超过10座加氢站,最难的就是审批。”国内某加氢站建设运营公司工作人员王晖(化名)告诉「甲子光年」。“一座加氢站的审批,从最开始的规划、立项、拿地、各种报建手续再到开工及最后建成验收,要跑33个部门,盖33个章,最后还要市长签字。建一座加氢站几乎就是跑遍所有政府部门。”王晖说。如果有幸闯过了审批难题,那么接下来的建设也是一个不小的挑战。由于氢极易散发,且在与钢接触中,容易产生“氢脆”现象,即在钢内部形成细小裂纹,进而引起泄露。这就让钢材料制成的加氢站设备安全性受到了威胁。除了近日珠海发生的石化设备公司加氢装置闪爆事故,2019年5月,韩国江陵市一个政府研究项目的储氢罐发生爆炸。爆炸摧毁了一个足球场大小的建筑,造成2人死亡,6人受伤。一个月后,挪威桑维卡一个加氢站发生爆炸并起火,除了加氢站被炸毁,还触发了附近汽车的安全气囊,而且导致附近繁忙的E18和E16公路需要关闭交叉路口。爆炸发生后,现代和丰田均宣布暂时停止在挪威的氢燃料电池车型销售,直到事故原因确定后再恢复运营。事后经调查,这起事故的起因是加氢站高压储存装置的一个储罐的插头发生了氢气泄漏。对于极易燃爆的氢来说,一个细小的阀门、插头的失误,便足以摧毁一座耗资巨大的加氢站,甚至威胁周围城市的安全。这又引出中国建加氢站另一个难题——加氢站设备一些关键零部件需要极高的工艺,国内无法生产,只能依赖进口,被先进国家卡了脖子。“就算是国内头部的加氢站设备制造商,在一些核心零部件上仍依赖进口,比如阀门管件、细小管路、减压阀阀组、流量控制和流量检测计等。”前述加氢站建设运营公司工作人员王晖对「甲子光年」称。“有些进口设备的价格,要比国产设备贵一半。”王晖补充道。但在国内技术不成熟时,只追求便宜也不是好的选择。氢燃料电池汽车研究员郑奇曾参与国内一座加氢站建设过程:“有一次一家加氢站设备商给我们报了一个低到不敢想的价格,最后我们没敢用,还是选择了进口设备。”目前建一座日供500kg的固定式加氢站,除土地之外的造价在800万元-1200万元左右,这样的投入门槛是普通小企业难以支撑的。尽管各地政府开出了数百万元的补贴政策,但这样的补贴仍不足以解决问题。“加氢站的建设费用一般都不包含土地使用成本,但这是一笔不可忽略的费用,甚至比建设费用还高。此外,据我了解,国内的加氢站,目前基本都没拿到过政府的补贴,其中一个原因是这些补贴都有各种各样的门槛,而且需要在站建成之后申请,有一个比较长的过程。”王晖说。
3.难破盈利魔咒
一座健康经营的加氢站,应该是自负盈亏的,有清晰的盈利模型。但自2007年建成,国内唯一一座持续运营了12年的安亭加氢站至今仍在亏损。“安亭站有一个吃亏的地方,它建在了一座汽车城公园里面,要按照公园的作息时间运行。最初它承担的任务是为研发氢燃料电池汽车做燃料保障,后来它又承担起为上海示范运行的氢燃料电池汽车加氢的任务。”一名熟悉该加氢站的人士告诉「甲子光年」。目前,安亭加氢站每天固定要保障6辆氢燃料电池公交车的氢供应,还要为70-80辆大通FCV80商务车供氢,此外10余辆“氢车熟路”的氢燃料电池汽车也会到该站加氢。综合下来,每天有近百台车来此加氢,日供氢500kg左右。位于北京永丰产业园的永丰加氢站也是业务繁忙:它要保障在北京示范运行的氢燃料电池公交车和大巴车。“这里每天会有五六十台大巴车来加氢,因为只有一支加氢枪,基本上我每次加氢都要等三四十分钟。”一名到此加氢的氢燃料电池大巴车司机对「甲子光年」说。通常一辆大巴车加氢12kg,耗时20分钟左右。这意味着高峰期加一次氢花1小时是常有的事。该站一名工作人员称,站上每天的加氢量在600kg左右,目前只是保障一些示范车辆的供氢,不对外开放。“根据我们的核算,如果加氢站的供应小于1000kg/天,你就不可能收回投资。也就是说你建一个日供氢500kg的加氢站,就不用想着可以挣钱了,算投资回报模型的时候这就是错的。”林德集团大中华区氢能源总监王海称,加氢站的运营模式和加油站一样,主要盈利来源就是加氢价格差,以现在的加氢价格来计算,必须大于1000kg/天才能覆盖运营成本并进一步收回建设成本。而国内目前的加氢站,大部分是按500kg/天的供氢能力建设的。另一方面,因为目前的加氢站几乎均建立在工业用地内,无法直接对外;通常的经营方式是,加氢站与氢燃料电池汽车运营公司签订协议,车辆加氢费用由公司统一结算,所以加氢站不能像加油站那样接待外部车辆,需求量也不足。“在国内,唯一能盈利的加氢站,只有2019年6月落成的上海驿蓝金山加氢站。”前述加氢站建设运营公司工作人员王晖说。“驿蓝金山加氢站是含着金汤匙出生的。”一位接近该加氢站运营公司的人士这样形容其优势。这个“金汤匙”,第一是资源优势,依托上海化工区,驿蓝金山加氢站有足够的氢源供应;第二是运输设备优势,与其它加氢站不同,驿蓝金山加氢站采用管道输氢,大大降低了氢气运输成本;第三则是成规模的用户,该加氢母站的用户是其它加氢站和工业用户,每天的氢气销售量在2吨左右。“归根结底,是规模效应。”王晖说。这与王海测算的结果不谋而合。但驿蓝金山加氢站的经验难以复制,作为加氢母站,其日供氢2吨的数量是普通加氢站难以企及的。“实际上,目前建的大部分加氢站,都是为了推广氢燃料电池汽车而配套的,并不是一个商业化的方式,因此商业化并不是加氢站所考虑的内容。”氢燃料电池汽车研究员郑奇说。“氢燃料电池汽车和加氢站并不是新事物,美国、日本几十年前就在搞,但都没有太大的进展。它有一些不可逾越的挑战,包括物理原理和一些化学基本规则。”微型涡轮轴发动机厂商腾风集团CEO靳普对「甲子光年」说。靳普认为,氢燃料电池需要贵金属作为催化剂,而贵金属是紧缺资源,最后会出现产业化过程中产量增加到一定程度反而导致成本上升的情况;此外,氢气的危险性也意味着加氢站的运营成本要比加油站高得多;氢的应用仍有许多工程层面的制约,比如低体积能量密度的氢如何有效安全地存储,至今仍未达到完全成熟的阶段。在建设流程和技术瓶颈的双重制约下,靳普甚至得出一个强烈的判断:“加氢站在to C尤其是乘用车领域没有大规模普及的价值。”
4.政策下的转机
但加氢站真的就毫无机会吗?近日的中国电动汽车百人会论坛上,高层接连表达出了对氢燃料电池方案的支持态度。全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢在这场活动上提到:“在近几十年的能源战略发展当中,脱碳加氢和清洁高效是能源科技进步总体的趋势,从燃煤到石油、到天然气、到氢气,氢的含量在不断增加,碳的含量在不断减少。”就此,他提出了一项建议,“建议国家要把氢能纳入国家的能源战略体系,明确氢能在能源体系当中的定位。”而一个月前,国家统计局编制的《能源统计报表制度》,将氢气和煤炭、天然气、原油、电力、生物燃料等一起,纳入2020年能源统计。最受加氢站业内人士关注的氢能否作为能源的政策问题,似乎开始出现转机。在氢燃料电池汽车研究员郑奇看来,此前氢之所以未被列入能源,是因为其在交通领域使用量太小,“氢气最主要的用途在化工,即使国内氢燃料电池车的规模达到100万辆,车用氢气占整个社会能源消耗的比例也仅为1%左右。”为一个占比仅为1%的事物制定能源政策,感觉上还没有那么迫切。但是随着氢燃料电池的使用领域越来越广泛,氢作为能源的需求越来越明显。“在上海有一百多个通信基站的备用电源是用(氢)燃料电池来承担的,此外,水下运输、医院应急电源等也都可以用到氢燃料电池,因此应该从国家能源战略的角度来考虑氢能源发展的作用。”万钢表示。相比国家层面的谨慎,一些地方政府开始探索自己的加氢站管理办法。2019年5月,山东省潍坊市出台了国内第一份由地方政府颁发的《加氢站规划建设运营管理工作的意见》。文件明确了汽车加氢站参照天然气汽车加气站管理模式进行管理,市燃气行业管理部门负责全市汽车加氢站的行业管理工作。在国家明确汽车加氢站经营管理办法前,汽车加氢站经营单位无需办理经营许可;确需办理经营许可的,可申请办理《燃气经营许可证》。这意味着,潍坊给了汽车加氢站一个等同天然气加气站的身份和“监护人”。此后,2019年8月,云浮(佛山)氢能标准化创新研发中心也发布了当地的《加氢站管理办法》,对佛山市加氢站项目的立项、报建、施工、验收投产及运营的环节做出了明确规定。
5.后冬奥会时代
如果说政策是加氢站建设的推力,那么政策背后还有一个推手——冬奥会。2022年,第24届冬季奥林匹克运动会将在北京和河北张家口两地举办。为了绿色办奥运,届时整个场馆用电、场馆服务车辆都将采用绿色能源。氢燃料电池汽车也将成为活动服务车辆的重头戏。就在刚刚过去的中国电动汽车百人会论坛上,张家口市常务副市长郭英称,为了保障绿色奥运,张家口引进实施了亿华通氢燃料电池、海波尔制氢、河北建投风电制氢综合利用、北汽福田欧辉氢能大巴等一批龙头示范项目,氢能正成为张家口的城市新名片。此外,一条从张家口至北京、石家庄的氢能走廊也正在形成:在张家口至北京、石家庄的高速公路和国道沿线,建设10座液氢储氢型加氢站,支持燃料电池城际客车、物流车和重型卡车的跨城际运营。2006年,为了北京奥运会上的氢燃料电池汽车提供保障,北京清能华通公司(亿华通前身)联合BP公司建成了国内第一座车用加氢站。同一年,飞驰竞立加氢站也成立,并一同为奥运会的燃料电池汽车提供燃料保障。2007年,在上海,则由同济大学、上海舜华新能源等单位建立了安亭加氢站。2010年,临时站世博加氢站也建成,两座加氢站共同保障了上海世博会的燃料电池汽车燃料供应。2010年的广州亚运会,以及2011年的深圳大运会,当地均建起加氢站来保障活动中氢燃料电池汽车运行。但活动一结束,上海世博会加氢站、广州亚运会加氢站、深圳大运会加氢站都走向被拆除、关闭的命运,北京的飞驰竞立加氢站也因公司经营问题于2011年底倒闭。既有前车之鉴,10多年后再次因冬奥会活动燃起的加氢站热潮会不会重蹈覆辙?“这届冬奥会上的燃料电池汽车和加氢站,跟以前的完全不一样。以前的世博会加氢站、亚运会加氢站、大运会加氢站更像一个概念性产品,只是来做市场教育;但现在的氢燃料电池汽车、加氢站都是经过运营实践的产品,技术已大大提升,成本也已大幅下降。”韩德祁认为,未来在纯加氢站之外,与加油站、加气站合建的加氢站会成为新方向。2019年7月,广东佛山已建起了国内首座油氢合建站“樟坑油氢合建站”,甚至还可以提供电能源,由中国石化广东石油分公司建设。“在土地审批难的情况下,合建站的确是一个可以尝试的方式;而且加油、加气相对成熟的运营模式,可以弥补加氢站前期的亏损。”氢燃料电池汽车研究员郑奇说。但这种建设方式需要跟中石化、中石油这样的央企合作,而且也缺乏明确的政策指引。苏州竞立制氢设备有限公司董事长张碧航称,氢能的最终目标是要走进千家万户:“国外的加氢站现在都是无人值守,中国现在还做不到。但从制氢的角度来讲,我们已在开展这方面的工作。小型的加氢站,今后可做到无人值守,由机器在站上制氢,再由顾客自助加氢。”这种畅想,似乎迎合了国内的现有条件。万钢近日也表示,要开发氢能和水电、风电、光伏发电互相补充的一套体系。他认为中国建立了很多特高压输电系统,把西部的可再生能源运到东部来,合理地应用到氢能的生产中,来满足新能源汽车发展的需求。“10%的弃电(弃风、光、水)制取氢能满足2025年10万辆燃料电池汽车用氢需求;50%的弃电能满足2035年100万辆燃料电池汽车用氢需求。”中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高表示。越来越多的业内人士,希望看到在冬奥会之后加氢站的方向。就在今年中国电动汽车百人会上,张家口市政府联合主办方举办了一场氢能与可再生能源论坛,其中设置了对后奥运时代的氢能发展讨论,但整场会议似乎又回到对氢能发展政策讨论和成果报告中。“以我目前看到的,中国的加氢站热还是政策驱动的,技术上仍然有距离,比如铂金催化剂的问题已经困扰行业十几年了,至今还未解决。即使氢燃料电池技术最好的日本,也尚无法大规模发展氢能源,因为中间有很多工艺开发性的难题。”某美国知名高校化学系教授告诉「甲子光年」。这就好比一段路程,最好走的路已经走完了,剩下的最后一公里是最难的——需要攻克核心技术和细致工艺,而国内恰恰缺乏这种工程师文化。“在燃料电池领域,尽管中国的科研机构已经跟车企合作,但两者脱钩的问题依然存在。对于科研而言,其考核是发论文,靠论文获得奖励;而车企为了盈利则会尽快把现有的技术投产,投产后赚取补贴和利润。”前述高校化学系教授表示。想要打破这种格局,仅靠政策推动是不够的,“一项技术发展的路径,最底层是科学原理,再往上是工程实现,然后再加诸政策、资本支持。如果跳过工程层面直接用政策、资本助推,最终是立不住的。”腾风集团CEO靳普总结道。正如燃料电池专家、中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉所说,(发展氢燃料电池产业)光有理论不行,还要有工匠精神,一是脑袋行,二是手巧。近日《科学》杂志刊登了悉尼大学Julie Cairney教授团队对氢脆现象的研究——人类首次观测到了氢引起钢铁脆化过程的细节。这让我们朝安全、大规模地生产、储存和运输氢气迈出了重要一步,有望为加氢站和氢经济打开“通道”。在全球变暖的时代命题下,低碳经济的大势正汹涌来临。在学界进展和实际建设共同前进的势头下,作为氢燃料体系基础设施的加氢站至少获得了一个自证的机会。尽人事听天命,如一位氢燃料新能源从业者对「甲子光年」所说:干就是了!人生苦短,不服就干。
| 抛砖引玉 |
你看好氢能源在中国的发展吗?它是否会和电动方案一样有广阔的市场?