在1月12日舉行的百人會論壇上，北京低碳清潔能源研究所新能源中心助理主任何廣利基于對加氫站技術(shù)的深入分析，圍繞如何打造定量化、高質(zhì)量的加氫站及降低成本發(fā)表演講。

在何廣利看來，需要研究比各個因素之間的耦合關(guān)系和對最后結(jié)果的影響關(guān)系，這樣才能做到一個真正的定量化、高質(zhì)量的加氫站。而目前行業(yè)內(nèi)對加注量比較關(guān)注，對技術(shù)本身關(guān)注的偏少，需要加強(qiáng)對技術(shù)的研究。

車應(yīng)用及站加注能力不同，加氫站整體技術(shù)和設(shè)備要求不同

加氫站是一個比較“尷尬”的事情，它是一個被動的技術(shù)，有兩個“邊界”：第一，氫氣以什么樣的形態(tài)來的;第二，氫氣以什么樣的形態(tài)加出去，這兩個邊界條件定好了之后，才好確定加氫站采用什么技術(shù)路線和設(shè)備。

比如需要車載液氫，需要車載低溫高壓氫，就需要加氫站采用完全不同的技術(shù)路線和設(shè)備。另外，從站外面來的氫氣如果是氣態(tài)，如果是液態(tài)，相應(yīng)的后端技術(shù)路線也有差別。

如果結(jié)合未來趨勢，加氫站可能的技術(shù)路線至少有這么幾條：第一，高壓來，加到車上是高壓;第二，液氫加到車上是高壓;第三，液氫來，加到車上是液氫;第四，液氫來加到車上是低溫高壓。這幾條技術(shù)路線不同，決定了里面很多設(shè)備都有不同。

國外加氫站比較多了，國內(nèi)2019年報出來的數(shù)字說有50多座，發(fā)展相對來說也比較快，但相對國外的數(shù)字還偏少。有一點(diǎn)必須注意，國外加氫站更多的是針對乘用車的加氫站，它的加注規(guī)模在200公斤以內(nèi)。我國推動的是商用車的應(yīng)用，需求量差別很大。我國現(xiàn)在基本建的站都在800公斤、1000公斤，未來也許會有更大加注規(guī)模的。從車的應(yīng)用區(qū)別，到站的加注能力的區(qū)別，相應(yīng)的，加氫站的整體技術(shù)和設(shè)備的要求也是有所不同的。

加氫站成本分析：全盤考慮，優(yōu)化策略，降低成本

現(xiàn)階段常說的一個問題，氫氣成本高，或者加注到車上的氫氣成本高，可能這里面幾個組成部分。氫氣按一定價格從外面買來以后到加氫站里面，最終攤到每公斤的氫氣里面，初期的投資成本、運(yùn)營成本，再除以氫氣的加注總量，決定了最后把氫氣買進(jìn)來加多少價賣出去。

初期的投資成本，不算土地的話，主要是設(shè)備成本。通常在講燃料電池或者燃料電池汽車的時候，會講規(guī)模化的效應(yīng)，比如現(xiàn)在年產(chǎn)五千輛，以后說年產(chǎn)50萬輛的時候，成本降到什么程度。對加氫站里的設(shè)備，肯定也是存在規(guī)模化的效應(yīng)。

另外，加氫站用的設(shè)備總量是很小的。比如壓縮機(jī)，現(xiàn)在國內(nèi)有50多個站，用五十臺或者七八十臺壓縮機(jī)，到2030年或者2035年，有兩千座加氫站，它的設(shè)備用量也只是幾千臺。從這個角度來說，如果加氫站的初期設(shè)備投入要靠規(guī)模化效應(yīng)來降低成本的話，是有很大限度的。而車動不動規(guī)?；瘧?yīng)用就是幾十萬輛，這個數(shù)字和幾千個的規(guī)模化效應(yīng)的影響因素肯定是不一樣的。

根據(jù)現(xiàn)在加氫站的運(yùn)行情況，大致分析了影響的顯著性，設(shè)備成本、運(yùn)營成本、加注能力，都對站里面的氫氣整個加注的成本有影響。比如壓縮機(jī)的成本降低50%，和加注能力提高15%，會發(fā)現(xiàn)影響是不一樣的。對單個設(shè)備來講，本身的價格雖然降低了很多，這個數(shù)字很重要，但是攤到每公斤氫氣上，它并不是顯著的。

設(shè)備成本初期投入時最關(guān)鍵的是什么呢?是運(yùn)營的成本。第一是維護(hù)成本，設(shè)備用的好與不好，決定了運(yùn)營成本的高低。加氫站是一個系統(tǒng)工程，這就跟做燃料電池一樣。有好的催化劑，不代表能作出一個好的電堆;有一個好的電堆，不代表有一個好的燃料電池發(fā)動機(jī)。對加氫站也是一樣的，設(shè)備買過來之后一定要把它用好，對整體才有一個好的貢獻(xiàn)。在加氫站設(shè)計的時候，一定要優(yōu)化它里面的一些策略。

加氫站是被動的技術(shù)，被動體現(xiàn)在車什么時候來，需要給它加。這種情況和車行駛的工況很類似的，車行駛的時候，燃料電池整體的功率輸出很難預(yù)測的。也許前方來個車，就要踩剎車，或者想踩油門加速，這都是隨機(jī)的，加氫站里面也有一些類似。

什么時候來車，需要啟動給它加氫，這時候就造成傳統(tǒng)化工上很多用的閥門，在設(shè)定壓力下工作，但是在加氫站里面一直處于一個壓力循環(huán)和溫度循環(huán)，現(xiàn)在尤其是國外對乘用車的加注，是要遇冷的。隔一段時間不加注，它的溫度到環(huán)境溫度了，遇冷到零下四十度，里面關(guān)鍵的閥門部件都是有影響的。只有把這些東西考慮的非常好了之后，成本才會降下去。

能耗方面，第一壓縮機(jī)本身產(chǎn)的熱，要把熱散出去。目前國內(nèi)用的是活塞式、泵式的，這兩種產(chǎn)熱也不一樣，對冷卻能耗的要求也不一樣。國際上在壓縮方面做的一些比較前沿的方向，比如美國支持的電化學(xué)壓縮，或者是熱壓縮，就是提高它的能效。另外一部分，能耗就是氫氣的遇冷，要針對70兆帕，遇冷到零下40度，最高冷卻到零下20度，零下20度以上，按照國際上的要求是沒法加注的。

車輛加注完之后最終需要達(dá)到的狀態(tài)，要求對加氫站很多設(shè)備的運(yùn)行模式和運(yùn)行的啟動狀態(tài)也是不一樣的。比如拿Ⅲ型瓶和IV型瓶來說，Ⅲ型瓶的好處是傳熱好，安全性、滲透性比較好，雖然它的疲勞次數(shù)比較低，但它的疲勞壽命不依賴于壓力的上下限。IV型瓶的儲氫密度高，雖然它的疲勞次數(shù)疲勞壽命高于Ⅲ型瓶，但與壓力上下限是密切相關(guān)的。

從傳熱角度來看，做IV型瓶目的是提高車載時的儲氫密度，同時降低成本。但從加氫站的角度來看，因?yàn)棰笮推亢虸V型瓶的傳熱特性不一樣，如果用IV型瓶，遇冷用的多，能耗就提高了。這與用BEV、電動汽車道理一樣，初期購車成本高，用時充電成本比加油的成本要低，算綜合的。Ⅲ型瓶和IV型瓶是一樣的道理，需要?dú)錃庥隼涠嗉恿祟~外的成本，在加氫的時候，也要多攤一些氫氣的成本。

降低成本還有一個很關(guān)鍵的因素是氫氣加注量，氫氣加注量與壓縮機(jī)與儲氫策略都是密切相關(guān)的。就拿儲氫來說，正常的商業(yè)化運(yùn)作，加氫站肯定是有峰有谷，尤其應(yīng)對高峰的時候，一定是要有儲氫的。國內(nèi)有儲氫的加氫站不是特別多，因?yàn)檫@里面涉及到很多審批各種方面的原因。但整體來言，上了儲氫，可能帶來審批的問題，同時初期投入提高，但如果把加注能力提高了，不一定比沒有儲氫的時候高。

加氫站工藝方面，通常對于一個穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的工廠也好，或者一個站也好，設(shè)計時考慮的原則比較簡單：一個物質(zhì)守恒，一個能量守恒。對于加氫站而言，沒有穩(wěn)態(tài)，是一個動態(tài)的操作，只能假想這些車怎么來，負(fù)荷曲線是什么樣，針對這些負(fù)荷曲線，比如儲氫的壓力分級，比如壓縮機(jī)的策略，來做相應(yīng)的優(yōu)化。

整體而言，加氫站是一個系統(tǒng)的工程。加注能力與能耗之間是矛盾的。為了多加注氫氣出去，為了加注速度快，可能需要額外的加遇冷，額外加了遇冷，能耗成本又增加了。所以需要研究比各個因素之間的耦合關(guān)系和對最后結(jié)果的影響關(guān)系，這樣才能做到一個真正的定量化、高質(zhì)量的加氫站。目前行業(yè)內(nèi)對加注量比較關(guān)注，對技術(shù)本身關(guān)注的偏少。