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氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的新型二次能源,可助力工业、建筑、交通等领域的深度脱碳,并以电-氢为基础,构建更加具有弹性的能源体系[1-2]。氢能产业的高质量发展,对促进我国实现碳达峰、碳中和目标,构建新型能源体系,有着十分重要的现实意义[3-4]。目前,世界上已经有三十多个国家和地区制订了或正在制订氢能发展的路线图,氢能相关战略性新兴产业和前沿技术成为国际绿色发展竞争和合作的重要焦点[5-6]。我国发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分、是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向[7]。
我国长三角地区具有良好的制氢基础与大规模的应用市场,发展氢能优势显著[8]。氢能发展初期可靠且经济的来源是工业副产氢,长三角是中国副产氢资源最丰富的区域,浙江、江苏、上海均分布有大量副产氢企业,上海周边仅投产的丙烷脱氢装置副产氢量就达23万t/a,长三角区域在建及规划的丙烷脱氢装置副产氢资源总量超过50万t/a,仅已投产装置副产氢即可满足示范城市群燃料电池用氢需求[9]。由上海市牵头,联合江苏省苏州市、南通市、浙江省嘉兴市、山东省淄博市、宁夏宁东能源化工基地、内蒙古自治区鄂尔多斯市等6个城市(区域)组成的燃料电池示范应用城市群于2021年8月26日正式获批,不仅可以推动燃料电池汽车产业持续健康且科学有序地发展,而且可以支持燃料电池汽车关键核心技术突破和产业化应用,构建完整的燃料电池汽车产业链,为燃料电池汽车规模化发展奠定坚实基础。示范应用城市于2021年2月至2022年11月先后发布了氢能产业发展规划,如表1所示。其中,上海市提出到2035年,将建设海外氢能进口输运码头,布局东亚地区氢能贸易和交易中心,与长三角地区形成协同创新生态。2022年4月20日,我国首个氢能交易平台在上海启动。
表 1 示范应用城市氢能产业发展规划
Table 1. Hydrogen energy industry development plan for demonstration cities
城市 相关规划 时间 苏州 《苏州市氢能产业发展白皮书》《苏州市氢能及燃料电池产业发展规划》 2021年2月 嘉兴 《嘉兴市氢能产业发展规划(2021-2035年)》 2021年12月 淄博 《淄博市氢能产业发展中长期规划(2022-2030年)》 2022年8月 上海 《上海市氢能产业发展中长期规划(2022-2035年)》
《关于支持中国(上海)自由贸易试验区临港新片区氢能产业高质量发展的若干政策》2022年6月
2022年8月鄂尔多斯市 《鄂尔多斯市氢能产业发展规划》 2022年6月 南通 《南通市氢能与燃料电池汽车产业发展指导意见(2022-2025年)》 2022年11月 宁夏 《宁夏回族自治区氢能产业发展规划》 2022年11月 作为氢能供应链的终端环节,加快建设和发展加氢站是我国氢能产业健康快速发展的重要保障[10],长三角地区发展氢能的优势以及燃料电池示范应用城市群的获批为加氢站的建设及运营提供了良好的基础。文章从长三角地区加氢站建站审批流程、政策环境、建设成本等方面分析制约长三角地区加氢站建设发展的障碍,提出相应对策建议,以期为加氢站及氢能产业发展提供参考。
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1)尽管氢的“能源”属性已经明确,但目前尚无法律法规支撑,仍作为危化品对待,审批和管理较为严格,生产氢气需要在化工园区,这使得各地鼓励建设制氢加氢一体站的政策实施存在一定的困难,且使建站付出的投资、土地、时间、运营等成本更高,影响氢能行业的发展速度。
2)加氢站建设标准指导性不足,加氢站在选址、规划审批等环节存在一些障碍。首先,利用现有的加油站或加气站网点资源建设油(气)氢一体化的能源网点,理论上不仅可以有效节约土地成本,解决现有加氢站土地规划等问题,还可以依靠多年运营经验及已有的销售网络,为油(气)氢合建站的建设和运行提供基本保障[20],但围绕油(气)氢合建站是否能够免予规划选址和用地审批的程序尚未有明确规定。其次,在申请加氢站建设时,必须申请使用商业用地,若建设在相对便宜的工业用地上,则加氢站只能内部使用,不能公开运营[12]。
3)多部门多领域协调合作机制还不够健全,没有清晰统一的审批流程,审批部门多、流程长、效率低。当前,我国尚未出台统一的加氢站建设和运营标准规范,关于加氢站的批准手续和归口管理部门尚无明晰,我国全国仅佛山和如皋等几个城市制定了相关的行政法规,但由于各个地区的审批手续和归口管理部门不同,存在审批程序错综复杂的现象。
4)受多因素影响,加氢站盈利难。
(1)成本较高。由于压缩机、储氢罐、加氢机等核心设备依赖进口,故前期建设成本主要在于设备投资[21];我国加氢站主要为外供氢高压加氢站,后期运营成本主要在于氢气成本。以日加注能力约为1000 kg,储氢压力为45 MPa,加氢压力为35 MPa,寿命为15 a的三级加氢站项目为例(基本情况见附录B,分别以购买氢气成本、运营补贴金额、运行负荷为变量,计算分析加氢站的成本及盈利能力。
由测算结果可知,若加氢站规模为1000 kg/d,在加氢站环节增加的氢气成本为8.23元/kg,如表2所示。
表 2 加氢站成本测算表
Table 2. Hydrogen refueling station costing table
项目 数值 固定成本 工程费用/万元 1322 工程建设其他费用/万元 856 变动成本 每年折旧/(万元·a−1) 107 人工成本/(万元·a−1) 65 管理运营费用/(万元·a−1) 65 总成本/(万元·a−1) 237 单位成本/[元·(kg)−1] 8.23 以购买氢气成本作为测算的变量,加氢站每年运营时间为360 d,运营负荷100%,500万作为一次性建设补贴,折现率7%,氢气售价35元/kg;考虑到长三角地区加氢站使用的氢气大多为工业副产氢,成本较低,故以12元/kg的购氢成本(含运输成本)为最低购氢成本来对加氢站的盈利能力和动态投资回收期进行测算。如图5所示,当购氢成本在23元/kg之内时,加氢站具备盈利能力,动态回收期为13.25 a,加氢站全生命周期可盈利约98万元,购氢成本23.3元/kg为盈亏临界值。
现以运营补贴和购氢成本作为测算的变量,售氢价格35元/kg,一次性补贴500万元,其他条件不变,分别以上海市、宁波市、嘉港区的运营补贴标准进行测算:
①设购氢成本为26元/kg,上海市2023-2025年的运营补贴分别为15元/kg、10元/kg、10元/kg。
②设购氢成本为26元/kg,宁波市2023-2025年的运营补贴分别为12元/kg,8元/kg,6元/kg。
③设购氢成本为23元/kg,嘉港区2023-2025年的运营补贴分别为9元/kg,6元/kg,3元/kg。
测算结果如表3所示,当氢气来源为绿氢时(购氢成本约26元/kg),领取上海市运营补贴的加氢站是具备盈利能力的,其动态回收期为8.52 a,净现值为227.37万元;领取苏州市运营补贴的加氢站不具备盈利能力,动态回收期大于其加氢站寿命期;若运营补贴无法达到上海市运营补贴标准,加氢站的氢气来源为灰氢才具有盈利能力。
表 3 运营补贴敏感性分析
Table 3. Operating subsidy sensitivity analysis
情景 ① ② ③ 动态回收期/a 8.52 >15 7.24 净现值/万元 227.37 -54 677.67 运营负荷率也是决定加氢站是否盈利的关键因素,现以购氢成本为16元/kg,售氢价格为35元/kg为基础,其他条件不变,分别以负荷率60%,80%,100%对加氢站的盈利能力进行测算。运营负荷率敏感性分析结果如图6所示。由测算结果可知,当负荷率为60%时,加氢站在全生命周期内无法实现收益,而当负荷率超过80%时,盈利能力可观。经测算,负荷率62%为盈亏临界值。
(2)氢价居高不下,氢燃料电池汽车保有量相对较低。加氢站的氢气为60~70元/kg,部分地区通过补贴后最低约为35元/kg,公交车行驶百公里约需要8 kg氢气,即280元;若使用柴油,通过补贴后,百公里仅需要123元,使用氢气成本较高;普通氢燃料乘用车较汽油乘用车的燃料成本具有优势,但由于加氢站点少、位置偏等因素,大大制约了普通消费车购买氢燃料电池车,氢燃料电池汽车保有量较低,加氢站无法高负荷运营。
受多种因素影响,目前我国运营的加氢站几乎无法实现盈利,有些地方甚至出现“有车无站、有站无车”的情况。
在国家政策引导和市场需求推动下,目前长三角地区加氢站数量快速增长。未来可持续发展需要进一步完善地方基础设施配套与相关政策保障机制。
Current Situation, Analysis of Obstacles and Suggestions for Countermeasures for the Development of Hydrogen Refueling Stations in the Yangtze River Delta
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摘要:
目的 为促进我国实现碳达峰、碳中和目标,深入推进生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系,发展氢能产业有着重要意义。加速发展加氢站是实现氢能源全链条的关键,是实现氢能产业健康、迅速发展的重要保障。由于长三角地区石化和化工企业氢能消费规模大,氢燃料电池汽车等发展迅速,促进加氢站发展及网络建设是氢能推广的重中之重。 方法 通过文献研究法、个案研究法、调查研究法、经济性测算等研究方法分析长三角地区加氢站建站审批流程、政策环境等现状,识别制约长三角地区加氢站建设发展的障碍。 结果 由于氢的能源属性缺乏法律支撑,建设标准缺乏指导性,多部门协作机制不健全等因素制约了加氢站的建设,阻碍了氢能产业的发展。 结论 应健全氢能有关法律法规,明确氢能“危化品”与“能源”的边界条件,完善加氢站建设标准及审批流程,集中力量攻关核心技术,增加财政补贴扶持力度,加速推广燃料电池汽车,促进氢能产业发展。 Abstract:Introduction In order to promote the achievement of "carbon peak and neutrality" goals in China, deeply promote the revolution of production and consumption, and build a clean, low-carbon, safe and efficient energy system, the development of hydrogen energy industry is of great significance. Accelerating the development of hydrogen refueling stations is the key to realizing the whole chain of hydrogen energy, and is an important guarantee to realize the healthy and rapid development of hydrogen energy industry. Due to the large scale of hydrogen energy consumption of petrochemical and chemical enterprises and the rapid development of hydrogen fuel cell vehicles and other vehicles in the Yangtze River Delta, promoting the development of hydrogen refueling stations and network construction is the top priority for the promotion of hydrogen energy. Method The current situation of the approval process and policy environment of hydrogen refueling station construction in the Yangtze River Delta was analyzed through literature research method, case study method, survey research method and economical measurement, and the obstacles that restrict the development of hydrogen refueling station construction in the Yangtze River Delta were identified. Result The lack of legal support for the energy attributes of hydrogen, the lack of guidance for construction standards, and the inadequate multi-sectoral collaboration mechanism have restricted the construction of hydrogen refueling stations and hindered the development of the hydrogen energy industry. Conclusion It is suggested to improve the laws and regulations related to hydrogen energy, clarify the boundary conditions between "hazardous chemical" and "energy" of hydrogen energy, improve the construction standards and approval process of hydrogen refueling stations, focus on the core technology, increase financial subsidies, accelerate the promotion of fuel cell vehicles, and promote the development of hydrogen energy industry. -
表 1 示范应用城市氢能产业发展规划
Tab. 1. Hydrogen energy industry development plan for demonstration cities
城市 相关规划 时间 苏州 《苏州市氢能产业发展白皮书》《苏州市氢能及燃料电池产业发展规划》 2021年2月 嘉兴 《嘉兴市氢能产业发展规划(2021-2035年)》 2021年12月 淄博 《淄博市氢能产业发展中长期规划(2022-2030年)》 2022年8月 上海 《上海市氢能产业发展中长期规划(2022-2035年)》
《关于支持中国(上海)自由贸易试验区临港新片区氢能产业高质量发展的若干政策》2022年6月
2022年8月鄂尔多斯市 《鄂尔多斯市氢能产业发展规划》 2022年6月 南通 《南通市氢能与燃料电池汽车产业发展指导意见(2022-2025年)》 2022年11月 宁夏 《宁夏回族自治区氢能产业发展规划》 2022年11月 表 2 加氢站成本测算表
Tab. 2. Hydrogen refueling station costing table
项目 数值 固定成本 工程费用/万元 1322 工程建设其他费用/万元 856 变动成本 每年折旧/(万元·a−1) 107 人工成本/(万元·a−1) 65 管理运营费用/(万元·a−1) 65 总成本/(万元·a−1) 237 单位成本/[元·(kg)−1] 8.23 表 3 运营补贴敏感性分析
Tab. 3. Operating subsidy sensitivity analysis
情景 ① ② ③ 动态回收期/a 8.52 >15 7.24 净现值/万元 227.37 -54 677.67 -
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