武汉大学氢燃料电池专利
但现阶段氢燃料电池汽车产业还处于发展的初级阶段，里面的创业者甚至没有一个能给出详细的、令人信服的盈利模式，更多的是摸索、摸索、再摸索。
氢燃料电池汽车早已进入工信部新能源汽车推广应用推荐车辆目录，并已小规模示范运营。然而，业内人士仍然充满疑虑。氢燃料电池汽车在中国应该如何发展？
编辑前:
俗话说“每年都是正月前一年。”大年正月十四，也就是2019全国两会召开前的半个多月，中国北方春寒料峭，《中国汽车报》记者乘坐南下飞机降落在深圳宝安国际机场。
深圳是中国最早建设加氢站的城市之一。2011大运会期间，氢燃料电池汽车投入示范运行。当时加氢站给氢燃料电池大巴充了35MPa的压力，但现在该站已经拆除。今年6月5438+10月，深圳市相关部门发布的《深圳市新能源汽车推广应用财政支持政策2018》中提到，为补贴运营里程2万公里的燃料电池汽车，乘用车20万元，轻型客车和货车30万元，大中型客车和重型货车50万元(2065438+)。
《中国汽车报》记者将调查的第一站定在深圳，除了采访当地的氢能行业供应商，希望能找到氢燃料电池汽车的踪迹。“那300辆车都在，根本没有运营。没有加氢站怎么运营？!"去年6月5438+2月，中通客车300辆燃料电池厢式货车(两辆为《新能源汽车推广应用推荐车辆目录》推荐的第9批和第10批)在深圳上牌。在咨询这些车辆的运营情况时，一位不愿透露姓名的业内人士给出了答案。
抵达深圳的当天下午，《中国汽车报》记者乘坐高铁抵达三水南站。距离中国第一座正式商业化的加氢站南海瑞辉加氢站(南海国家生态工业示范园区内)仅12km。丹灶镇位于佛山市南海区西部，是以中国重要的新能源汽车产业基地和氢能产业“硅谷”为目标的“胡仙氢谷”项目所在地。除了南海瑞辉加氢站，这里还聚集了很多氢燃料电池汽车和系统供应商。据悉，佛山已建成南海瑞辉加氢站、三水撬装加氢站、佛罗路加氢站，运营氢燃料电池客车和物流车辆超过100辆。佛山市南海区建设加氢站、氢气价格补贴等政策也于近日出台。
“每天都有四五辆车来加氢。多的时候大概有10辆，主要是小型物流车。”南海瑞辉加氢站的工作人员向《中国汽车报》记者简单介绍了一下。可能因为赶上正月十五元宵节，整个工业园区比较冷清...
要求
为什么氢燃料电池驱动的车辆很少？
《中国汽车报》记者经过几天的采访发现，当地普通民众对氢燃料电池汽车的关注度很低，与该领域的“政策热”和“投资热”现象形成鲜明对比。
“这两年，国家从上到下都在大力支持氢能产业的发展。氢燃料电池行业至少投入了数百亿元，相关供应商的氢燃料电池系统产能规划至少达到几十万。”深圳市嘉华丽岛新技术发展有限公司董事长凌兆伟告诉《中国汽车报》记者，“但是为什么到目前为止真正上路的氢燃料电池汽车这么少呢？放眼全球，这个数字还没有超过一万。”
凌兆伟给出了一个估算。目前，国内整车厂商公布的氢燃料电池汽车产量、实际品牌数和运行数的比例约为5:2:1。“整车企业卖了三五千辆，实际运营可能不到1，000辆。”他说。
根据中国汽车工业协会发布的2018年汽车工业经济运行情况，20127万辆和1256万辆，分别比去年同期增长59.9%和61.7%。其中氢燃料电池汽车产销全部完成1527辆，占比极小。
全国汽车标准化技术委员会电动汽车分会秘书长周蓉在接受《中国汽车报》记者采访时表示，氢燃料电池汽车的市场竞争力在5年内甚至未来5年到10年都不会太强，远没有达到大规模商业化的条件。他说:“许多基础设施无法在短期内完善，与储氢和加氢相关的安全问题也有待解决。氢气转化为电能的效率很高，但目前能普及的制氢方式效率低，能耗高，不利于大规模推广。”
从制氢、储氢、加氢到氢燃料电池技术的集成应用，每个环节都存在不同程度的安全或技术问题。理论支持和实验室数据往往比较理想，但要实现商业化还有很长的路要走。
第二题
「工业氢」可以直接变成「燃料氢」吗？
对于中国市场，今天的“氢能热”可以追溯。
未来，中国的能源消费结构将发生重大变化，向清洁低碳能源转变。国内机构预测，2030年前中国石油消费将达到峰值，之后交通领域的电能替代将逐步加快；2030年后，我国非石化能源消费比重将超过20%。
实现这一转变的关键是氢能的有效利用。
广东泰洛斯汽车动力系统有限公司总经理张瑞明告诉《中国汽车报》记者:“虽然中国是世界上最大的氢气生产国，但如果将氢气作为能源，目前的产量远远不够。近年来，我国氢气年产量约为16万~ 18万吨，均为工业氢气。”
目前我国“弃氢”现象严重，大量工业副产氢气没有得到有效利用。此外，我国“弃风”、“弃光”、“弃水”现象严重，电解水制氢价格高，产量低。加氢站氢气的主要来源是化石燃料制氢，即热化学转化净化技术。
深圳柯南动力科技有限公司首席技术官叶江德在20118年10月举行的“中国(深圳)氢能与燃料电池高峰论坛”上介绍，2017年，中国弃风46543809亿千瓦时，弃光73亿千瓦时。
张瑞明还强调:“‘工业氢’转化为‘燃料氢’，不仅仅是纯度的问题，还有固态和气态杂质的影响。”他举例说，一个设计寿命为8000小时的氢燃料电池系统，如果长期使用含有微量硫化物杂质的氢气，就会缩短到3000到4000小时。我国氢燃料电池用氢没有专门的标准，大多是工业用氢标准，主要是对一些杂质的种类和含量缺乏相关的规定，没有非常完善和准确的检测设备。
据了解，在南海瑞辉加氢站，氢气的标准是GB/T3634.2-2011，纯度≥99.999%。
三个问题
哪种储氢技术路线更受欢迎？
“气态储氢是世界上唯一跨过商业化门槛的储氢方式。”张瑞明告诉《中国汽车报》记者。他所说的气态储氢是“高压储氢”(或“高压气态储氢”)。目前主流的氢燃料电池汽车都配有高压储氢瓶，都是使用压力为35MPa的气态氢，而欧美日市场是70MPa。相同体积下，压力越大，储氢量越高，车辆行驶里程越长。气态储氢技术在国内外已经商业化。
此外，储氢形式还有低温液化储氢、有机液态储氢、低压合金储氢等，到目前为止在汽车领域还没有真正实现商业化。
低温液化储氢可以达到储氢的最大能量密度，但需要冷却到很低的温度(零下253℃)才能实现液化，而且隔热装置庞大，成本极高，所以只用于航空航天领域。
有机液态储氢技术，即“氢油”，是中国地质大学(武汉)可持续能源实验室主任程近年来大力推广并欲产业化的一项技术。优点是在相同体积下，氢油的储氢量高于气态储氢，一般加油站稍加改造即可满足氢油加注需求，部分炼油厂可直接改造为氢油厂；缺点是氢油放氢需要高温，一般燃料电池的余热达不到要求。程提出了解决方案，并在产业化中得到验证。据悉，由三环集团、武汉海阳能源、武汉黄金工业共同研发的常温常压、有机液态储氢燃料电池物流车三环“氢卡”已于去年6月发布并进行测试。
低压合金储氢技术又称“固体合金储氢”。目前适用于汽车的储氢合金材料主要是钛锰系。嘉华丽岛首席科学家黄宝全是推动该技术在汽车领域应用的主要推动者之一。固体合金储氢的优势在于运氢管束车(20MPa压力)可以满足加氢的需求，不需要将氢气加压到35MPa或70MPa，直接将氢气加入合金储氢电池，大大降低了氢气站的投资成本和危险系数，车辆不需要安装高压氢气瓶；缺点是氢燃料电池系统质量较大，需要增加额外的温度控制系统进行氢气的吸附和释放，储氢系统的质量百分比小于2wt%(即100kg储氢系统可储存2kg氢气)。据凌兆伟介绍，嘉华丽岛正在与两家整车厂商合作，打造合金储氢燃料电池样车并进行验证。未来合金储氢系统的质量百分比还有相当大的提升空间。
张瑞明表示，氢燃料电池产业应该是多元化的，国家也设立了相关的重点项目，推动中国氢燃料电池产业的技术进步。他指出，根据加州推广氢燃料电池汽车的经验，储氢技术在汽车行业的商业化必须满足三个条件:一是现有基础设施能够通过改造或扩建满足加氢需求；二是储氢和加氢系统足够安全可靠；第三，储氢体系的质量百分比应大于5wt%。
四个问题
加氢站目前盈利吗？
加氢站是否算是氢燃料电池汽车大范围推广的一个门槛？有什么玄机？
为了进一步了解加氢站的实际运营情况，《中国汽车报》记者第二次来到南海瑞辉加氢站。记者注册采访基本信息后，现场负责人李申成介绍了加氢站的运营情况。
南海瑞辉加氢站于2017年9月竣工，试运行后于2018年6月正式投入使用。是国内第一座完全商业化的加氢站，占地面积4475.9平方米，储氢量600kg(含固定管束和移动管束)，日加氢设计能力≥350kg。
《中国汽车报》记者经过两次走访，分别见到了前来加氢的东风燃料电池面包车(燃料电池系统供应商:爱德曼)和SAIC大通燃料电池客车(燃料电池系统供应商:鑫源动力)。据悉，这种轻型客车或轻型运输车每次加氢量约为7~8kg，10.5m客车每次加氢量约为20~25kg，里程在300km以上，每辆车停站时间约为半小时。具体车辆的加注量和里程会根据燃料电池系统的额定功率和整车质量而有所不同。
李申成说:“正式运行以来，除节假日外，平均每天加氢100多斤，最多时达到300多斤。”目前站内只有一套加氢设备。如果以后需求增加，可以考虑再购买一套，提高供氢能力。
“卖氢”是加氢站的主要收入，那么每天能卖多少才能盈利呢？
李慎成在回答《中国汽车报》记者提问时表示，对于南海瑞辉加氢站这样的中型加氢站来说，每天需要销售300kg以上才能入不敷出，需要更多的市场需求才能盈利。据悉，加氢站的日常开支主要包括氢气采购成本、运维人员工资、加注设备和增氢压缩设备维护等。
南海瑞辉加氢站接待室的墙上挂着一张价目表，氢气售价80元/公斤。李申成告诉《中国汽车报》记者:“80元里的价格是给周边城市的示范运营项目，比如深圳的车辆，有时候他们也来加一些，但是加的量非常非常少。我们每天的价格其实是60元，其中付费的企业出40元，20元是政府补贴。”
今年6月5438+10月，佛山市南海区人民政府发布《佛山市南海区支持氢气充电站建设运营和氢能源汽车运营办法》(以下简称《办法》)，替代2018年4月发布的《暂行办法》。《办法》提出，2018至2019年，每公斤氢气可补贴至20元(销售价格为40元及以下)，以后逐步降低。到2022年，每公斤氢气可补贴到9元(销售价格30元及以下)。
五个问题
建设加氢站的成本是多少？
“我们场地的投资约为10万元，不包括土地价格，主要是氢气压缩和充装设备，其次是各种安全设施。”李申成说。
据记者了解，南海瑞辉加氢站投资654.38+0550万元，2065.438+08年8月29日佛山联合开工的8座加氢站中，预算投资最低为654.38+0250万元(罗路加氢站)，最高为2985万元(汉兰松岗禅潭路加氢站)。
那么，一个加氢站投资1000多万元能达到什么样的水平？
从规模上看，投资1000万元以上的规模为三级加氢站，这是最低规模标准。根据《加氢站技术规范》(GB50516-2010)，加氢站按总容量(g，单位kg)分为三个等级，一级为4000 < g≤8000；中学1000 < g≤4000；ⅲ级G≤1000；另外对单罐的容量也有相应的要求，也是按照加氢加气和加氢加气合建来划分的。
从产能上来说，氢压缩设备24小时只能生产500kg左右的高压气态氢，每天最多可以满足20多辆中大型氢燃料电池公交车的加注需求。据悉，制氢装置生产氢气完成后，氢气由20MPa氢气管束运输车运至加氢站，每车运输能力约300kg。然后通过站内氢气压缩设备(薄膜压缩机系统)将氢气多次压缩(2级或3级气瓶组分阶段设置)至42~45MPa，再通过加注设备向车辆提供氢气。
相比国外市场使用的70MPa氢气，国内使用的是35MPa氢气，所以1000多万元的投资只是个开始。据悉，南海瑞辉加氢站氢气压缩机的充装设备为国内品牌供应商，比国外品牌供应商便宜一半以上，但关键零部件仍为进口，因此整个系统的价格短期内难以下降。
张瑞明认为，未来国内氢燃料电池汽车市场也将升级使用70MPa压力的气态氢。相关技术升级没有问题，关键在于成本。
凌兆伟通过对日本市场的考察给出了结论:“在日本建设一座日产能500公斤、70兆帕的加氢站，设备总投资约为3000万元人民币。”他认为，建站投资这么高，只能满足20多辆公交车的加气能力。做这样的事情真的很不划算，很难真正实现市场化发展。
李申成告诉《中国汽车报》记者:“南海瑞辉加氢站可以开具正规发票，相关手续和流程得到了地方政府的大力支持，但目前国内很多加氢站都不具备这个能力。”这意味着国内很多加氢站都不盈利，更别说收回前期投资了。
据不完全统计，我国已建成的加氢站数量为25座，其中已拆除3座(2010至2011，上海世博会、广州亚运会、深圳大运会专用加氢站)，其余大部分为整车企业或试点项目园区使用的加氢站。
据记者不完全统计，2019年，全国加氢站将超过100座，其中佛山28座。建设加氢站的巨额成本从何而来？政府补贴占了很大一部分。全国各地政府纷纷出台氢能产业发展规划，加氢站建设、氢气价格、燃料电池系统供应商补贴等将陆续发布。佛山市南海区人民政府出台的办法显示，2019年底前建成的固定加氢站，日加氢能力500kg以下的新建站补贴500万元，日加氢能力500kg及以上的新建站补贴800万元。
南海瑞辉加氢站运行探讨
◆加氢站全面正常运行需要多少人力支持？
目前南海瑞辉加氢站工作人员为8人。从早上8: 00到晚上20: 00，氢气压缩设备每天运行约12小时。考虑到未来氢气充装能力的提高，人员编制需要达到12以上，才能实现氢气压缩设备24小时三班倒不间断运行。
◆有哪些安全防护标准和措施？
站内有防雷地网，与当地气象局联网，设备每半年检测一次；在站内建立报警系统，并与当地消防部门联网，实现远程监控；站内配备固定式和移动式氢气泄漏监测设备；配备防静电和防静电相关的工作服和设施；加氢站地面为不燃混凝土，具有导电性。此外，严禁外来无关车辆进入，对外来人员的行动区域进行严格管理。
备注:氢气无色无味，易泄漏。当氢气作为车辆燃料时，相关的安全法规还是空白。
◆氢价的成本构成有哪些？
站内用氢主要来自化石燃料制氢，收购价格在30元/公斤以上，有一定波动。除去各种运营成本后，利润所剩无几，总体来说，无法实现有效盈利。对于加氢站，业内公认氢气的采购价格应该在25元左右，这样才能保证加氢站的正常运行。对于氢燃料电池汽车的用户来说，加氢的价格应该在40~50元，这样车辆的运营成本才能比汽柴油汽车便宜。
备注:氢气的价格在中国不同地区差别很大。在收购价格中，制氢的能耗和运输成本占了很大一部分；目前电解水制氢的方法还没有大范围推广，因为每公斤氢气的用电成本要比30元多。
◆氢气压缩充装设备的维护费用是多少？
目前每月维护费用约为654.38+0万元，包括压力表、安全阀、压缩机相关配件的更换。目前这些维护费用主要由设备供应商承担，两年内维护费用全免。在未来，这些维护费用将是加氢站的主要运营成本。
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