歐美日燃料電池汽車進入商業(yè)化示范階段，加氫站建設提速

截止2016年1月全球正在運營的加氫站超過214座（數據來自《全球加氫站統(tǒng)計報告》）。95座位于歐洲（德國為主），50座位于北美，1座在南美，1座位于澳大利亞，其他67座在亞洲（日本為主），其中121座對公眾開放。中國目前擁有4座加氫站，都處于示范狀態(tài)，尚未進行商業(yè)化運營。2015年全球加氫站建設開始提速，增加了54座加氫站，其中，日本新增28座，在所有國家中居于首；歐洲新增19座，其中4座位于德國；北美新增7座。

加氫站主流技術路線

城市加氫站的技術路線可分為三類：電解水制氫、天然氣重整制氫和外供氫技術。

電解水制氫：已十分成熟

電解水制氫的技術目前已經十分成熟，歐洲大多數加氫站都采用這種技術。電解水制氫裝置利用電力將水分解成氫氣和氧氣后，利用壓縮機將氫氣以高壓形式儲存在儲罐中，通過加注機完成向燃料電池大客車的氫氣加注。由于回收成本的問題，制氫過程中所生成的氧氣一般都直接排放到大氣中。

電解水制氫技術已經發(fā)展得相當成熟，各個站均采用了高度集成的整體殼裝式設備，十分便于安裝，大大提高了自動化程度，同時減少了設備所占用空間。

同樣是為了滿足3輛Citaro燃料電池大客車的用氫需要，所以各個加氫站電解水制氫裝置的設計能力相當。

天然氣重整制氫：廣泛應用于化工行業(yè)中，制氫成本低、初始投資大

天然氣重整制氫具有制氫成本低的優(yōu)點，并能充分依托現有的天然氣基礎設施經驗來發(fā)展氫能基礎設施，但其設備初始投資較大、制備的氫氣需要經過純化工藝方能滿足燃料電池的要求。大規(guī)模的天然氣重整制氫（> 1000 Nm³/h）已廣泛應用于化工行業(yè)，加氫站站用規(guī)模（50 -200Nm³/h）的天然氣重整制氫技術目前正在開發(fā)之中。與水電解制氫裝置類似，整套裝置集成在一個框架之內，便于運輸和現場安裝。

制氫能力為100Nm³/h。重整制氫過程所使用的天然氣來自天然氣公司，天然氣公司將未加硫的天然氣用于重整制氫，由于天然氣中不含硫，通過反應器設計和燃燒控制，能夠有效地降低氮氧化物的生成，因此，重整器的燃燒煙氣中幾乎沒有SO_x、NO_x等污染物，煙氣直接排放到大氣中。

外部供氫技術：初始成本低，氫氣來源是關鍵

使用外供氫氣對燃料電池大客車進行加注，其氫氣來自于鋼鐵企業(yè)的副產氫氣，使用高壓氫氣瓶集束拖車運輸。

加氫站租借運輸氫氣的高壓氫氣瓶集束拖車，每輛拖車裝有18個高壓氫氣瓶，每次可以以20MPa的壓力運送4000Nm³的氫氣。平時站區(qū)里停泊2輛拖車，另有1輛拖車往返加氫站和氫源之間，運送氫氣，替換站內的空車。拖車上裝有壓力傳感器，可以遠程監(jiān)測拖車里的氫氣量。由于運送來的氫氣已經有20MPa的壓力，其壓力完全可以滿足給車輛添加燃料時中、低壓加注的需要，運送來的一部分氫氣可以在加注機內壓力邏輯控制盤的調節(jié)下直接向車輛加注，不需要通過高壓氫氣壓縮機。當燃料電池客車車載氣瓶的壓力與拖車上氣瓶的壓力趨于平衡后，再啟用站上壓力為43.8MPa的高壓氫氣儲罐中的氫氣繼續(xù)加注。這種加注方式可以大大降低氫氣壓縮機的功耗，同時減少站上所需高壓氫氣儲罐的容積。

更多新技術的探索

加油站改建技術可實現低成本加氫功能引入。改造加油站主要通過在原有加油站引入高壓儲氫罐和壓縮機等設備的方式完成加油站的升級，根據加州燃料電池聯(lián)盟數據顯示，由于節(jié)約了施工成本和通用性設備的采購成本，該方法將使加氫站建設成本降低200萬美元以上，并且形成油氣聯(lián)供的綜合性汽油氫氣補給站，但同時油氣系統(tǒng)的協(xié)調合作也對控制系統(tǒng)提出了更高的要求。

移動加氫站建設技術以較低的成本實現更大區(qū)域覆蓋。移動式氫氣站的建設成本僅為普通直接建設固定站點的50%，對于擴大加氫站的覆蓋面積和增加燃料電池汽車使用者的便利性具有十分重要的意義。2015年12月，豐田公司與Air Products公司合作，在加州新建設的加氫站建成前，為消費者提供氫氣燃料。Air Products公司的移動加氫車使用蓄電池以及太陽能發(fā)電制氫，每車可以滿足30多輛車的加氫需求，每次可以為豐田Mirai加注半罐氫氣。此外，移動加氫站還可以與母站共同構成小型高壓氫氣加注網絡，顯著加大了固定式加氫站的輻射半徑和機動性，是解決現有加氫站數量不足和節(jié)約建設成本的有效途徑。  

加氫站三大核心設備技術成熟

加氫站系統(tǒng)依據不同的功能，可分為制氫系統(tǒng)（自制氫)或輸送系統(tǒng)（外供氫）、調壓干燥系統(tǒng)、氫氣壓縮系統(tǒng)、儲氣系統(tǒng)、售氣加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)六個主要子系統(tǒng)。氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機是加氫站系統(tǒng)的三大核心裝備。加氫站通過外部供氫和站內制氫獲得氫氣后，經過調壓干燥系統(tǒng)處理后轉化為壓力穩(wěn)定的干燥氣體，隨后在氫氣壓縮機的輸送下進入高壓儲氫罐儲存，最后通過氫氣加注機為燃料電池汽車進行加注。

投資成本高，政府主導加氫站投資及運營

加氫站投資及運營成本遠高于傳統(tǒng)加油站

加氫站建設的初始投資因所采取技術路線的不同而有所差異。如：盧森堡站將外供氫作為氫源，其站上設備僅花費了約55萬歐元（不含運輸車輛）；斯圖加特站采用站上天然氣重整制氫，共計投入了188萬歐元的經費用于加氫站建設；其它采用站內電解水制氫的加氫站，使用的經費通常在100 -150萬歐元之間。

1）從初始投資來看，采取租借氫氣運輸車輛的外供氫方式投資最小，如果購買氫氣運輸車輛，考慮車輛運行的人員費用，投資會有所提高；天然氣重整制氫初投資最高，但是隨著技術的進步成本有下降的空間。

2）從運行成本來看，天然氣重整制氫有絕對的優(yōu)勢。在不考慮設備維護和折舊的條件下，加氫站的運行費用就是水、電、氣等原材料的消耗，并直接體現在氫氣的價格上。外供氫的成本取決于氫氣的制成成本和運輸成本，若加氫站距離氫源較遠，運輸成本將大幅上升，導致外供氫的經濟性大大下降。采用電解水制氫，綜合考慮各個生產環(huán)節(jié)的電耗，生產1 Nm³的氫氣一般需要5 kWh的電力，氫氣的價格主要取決于當地的電價。

日本建設一座加氫站的投資成本約4.5億日元（約合3000萬元人民幣），是日本加油站建設成本的5倍。另外，加氫站每年還要承擔4000~5000萬日元（約合300萬元人民幣）運營成本。高額的建設投入和運營成本使加氫站在沒有政策扶持的情況下很難實現盈利。

設備采購成本占建設投資的70%

加氫站建設成本主要由核心設備采購費用、設備安裝費用、土木工程費用組成，由于設備安裝、土木工程費用相對固定，降低設備成本將是加氫站推廣的工作重點。

政府和車企是加氫站建設的主體，政府補貼占比50%

由于高額的建設和運營成本，目前從國外的經驗來看，加氫站建設與運營主體由政府機構、能源公司、大型車企共同構成。

歐洲各國加氫站建設主體及資金來源

基本都是由包括化學氣體公司（Norsk Hydro、Air Liquide、Mahler IGS等）、能源公司（Shell、BP等）和當地的公交公司等在內的數家企業(yè)聯(lián)合承建，一般說來，各合作方在項目中的主要分工如下：

化學氣體公司：負責站內制氫設備的設計、安裝和調試，或外供氫氣的制備、運輸和儲存，以交鑰匙工程的方式向承擔加氫站建設的能源公司提供穩(wěn)定、可靠的氫源，并保證氫氣的品質能夠滿足車載燃料電池的要求；

能源公司：對加氫站的各個子系統(tǒng)進行系統(tǒng)集成，負責加氫站的安全保護，以交鑰匙工程的方式向業(yè)主提供建成的加氫站，并保證加氫站的正常運轉；

公交公司：作為加氫站和燃料電池大客車的業(yè)主，負責站和車的日常運營以及面向公眾的宣傳教育工作，并將積累的數據和發(fā)現的問題及時反饋給有關各方。

歐洲政府補貼達到建設成本的50%。歐洲加氫站的建設投資主要來自歐盟CUTE項目經費和企業(yè)自籌經費，各國政府也提供一定的經濟支持用于加氫站和燃料電池大客車的示范運行。

日本加氫站建設主體及資金來源

日本政府給予加氫站建設高額補助。2014年日本官方新能源及產業(yè)技術綜合開發(fā)機構發(fā)布了《氫能源白皮書》，為緩解建設加氫站所需的巨額建設成本，日本政府專門制定了“氫氣供給設備整備事業(yè)費輔助金”制度，自2013年起對加氫站建設項目補貼其導入成本的一半，上限為2.5億日元，2014年又增加了定額性補貼政策，上限達到2.8億日元。日本政府在過去三年中對加氫站的建設與運營累計撥款17.8億美元，全球居首。

車企參與加氫站建設。豐田、本田、日產三大車企也響應政府號召，聯(lián)手投資4892萬美元(約合3億元人民幣)用于扶持加氫站項目，該計劃中每個加氫站的建設成本約500萬美元（約合3000萬元人民幣），其中50%的建設費用將由政府予以補貼，30%由三家車企承擔，其余20%的建設費用由日本其他企業(yè)贊助。

美國加氫站建設主體及資金來源

加州眾議院通過了第八號法案，加州政府將一共撥款2億美元于2024年之前建設不少于100個的公共加氫站。美國加利福尼亞州宣布將于2030年實現上路新車全部為零排放汽車，意味著未來加州人民可選擇的車輛類型只有氫燃料車、電動車或者混動車幾種。因此，加州需要建設更多的充電樁和加氫站以滿足需求。

Black & Veatch以及FirstElement Fuel兩家公司正合作建設美國首個加氫站網絡，加氫站數目達19座。項目由加州能源委員會提供資金支持，豐田、本田公司提供貸款支持。

中國加氫站核心裝備亟待國產化

中國現有加氫站建設運營模式

中國加氫站有4 座，預計2016~2017年國內將新建4~5座加氫站，2020年增加到20座。四座加氫站分別位于北京、上海、鄭州、深圳四地，主要為燃料電池實驗車輛、城市燃料電池公共示范汽車提供加注服務，尚未實現商業(yè)化運營。運營時間相對長的是北京和上海安亭加氫站。

我國加氫站的典型代表北京加氫站和上海安亭加氫站均從國外引進了核心設備和技術咨詢服務：

 北京加氫站（站內制氫、外部供氫）：2006年11月8日，標志著中國第一座以新能源交通為主題的示范園－北京新能源交通示范園一期暨中國首座固定車用加氫示范站正式投入使用。承擔全球環(huán)境基金、聯(lián)合國開發(fā)計劃署和中國政府共同支持的“中國燃料電池公共汽車商業(yè)化示范”項目中3輛戴克燃料電池公交車的氫氣加注任務，同時還承擔國家863 “燃料電池客車”項目自主開發(fā)的燃料電池城市客車的氫氣加注任務。北京加氫站與英國BP公司和美國AP公司進行了技術合作，加氫站三大核心設備均由美國公司供應。

 上海安亭加氫站（外部供氫）：由同濟大學、上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司及上海航天能源有限公司共同研發(fā)并建設。現由同濟大學、上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司負責安亭加氫站的發(fā)展和運營，殼牌提供技術咨詢和部分資金。安亭加氫站是由中國科技部主持的國家“863計劃”的一部分。目前儲氫量最大可達800公斤，一次能連續(xù)為6輛大巴、20輛小汽車加注氫氣。

 深圳大運臨時加氫站（移動加氫站）：2011深圳大運會燃料電池汽車示范運行的加氫基礎設施，由深圳五洲龍汽車有限公司在上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司的技術支持下建設和運營。設備包含一輛移動加氫車、一座固定加氫站，作為移動加氫車的母站，該站主要為移動加氫車充裝43MPa的氫氣，然后由后者運行到大運村為燃料電池場地車提供氫氣加注服務，此外該站也可為燃料電池公交車或小車加注35MPa的氫氣。大運會期間，深圳五洲龍汽車有限公司和上海燃料電池動力系統(tǒng)有限公司提供的60輛燃料電池場地車和2輛燃料電池大巴在大運村提供服務。

 鄭州宇通加氫站（外部供氫）：由宇通公司投資建設，北京派瑞華氫能源公司中標并負責鄭州宇通客車公司加氫站項目，2015年3月份完成調試、試運行并通過驗收。加氫站占地約3000平方米，采用外供氫模式及先進加注工藝流程，可快速、安全地為示范運行的燃料電池客車提供35MPa的高壓氫氣加注服務。通過加氫站內45MPa的高壓儲氫管束，實現一輛客車加滿氫氣的時間小于15分鐘，加氫站可以滿足10輛燃料電池客車的加氫需求，日加氫能力達到210公斤，滿足示范運行的需求。宇通加氫站目前主要為宇通自己研發(fā)示范的燃料電池客車提供加注服務之外，計劃為今后我國開展的聯(lián)合國UNDP/GEF第三期燃料電池公共汽車商業(yè)化示范項目提供氫氣加注服務。 

中國加氫站核心設備依賴進口，亟需實現國產化

歐美日加氫站普遍采用與汽車配套的70MPa壓力標準，并實現設備量產。日本從制度上鼓勵車載氫瓶單次充氣壓力的安全上限值從70MPa提高到88MPa，進一步實現技術升級。從具體設備來看，氫氣壓縮機：美國PDC等公司已掌握具有三層金屬隔膜結構的氫氣壓縮機制造技術，輸出壓力上限超過85MPa；高壓儲氫罐：美國、加拿大、日本等國均可自主生產耐壓超過70 MPa的碳纖維復合材料和鋁合金內膽等材料制成的高壓儲氫容器；氫氣加注機：德國林德、美國空氣化工等企業(yè)生產70MPa氫氣加注機安全性與智能化較高，并實現量產。

我國示范性加氫站及燃料電池客車車載供氫系統(tǒng)尚處于35MPa壓力的技術水平，核心設備主要依賴進口。為與客車配套，現有加氫站采用了45 MPa隔膜式壓縮機、45 MPa儲氫罐和35 MPa氫氣加注機等設備，壓力標準提升還有待未來70MPa燃料電池汽車的普及。  

加氫站核心設備研制處于起步階段。氫氣壓縮機方面，我國現有壓縮機制造商僅能生產用于石油、化工領域的工業(yè)氫氣壓縮機，輸出壓力均在30MPa以下，無法滿足加氫站技術要求，中船重工718所通過與美國PDC公司技術合作可組裝配套加氫站的高壓氫氣壓縮機，但核心部件均需美方提供，距離國產化還有較遠距離；高壓儲氫罐方面，我國浙江大學攻克了輕質鋁內膽纖維全纏繞高壓儲氫氣容器制造技術，解決了超薄鋁內膽成型、高抗疲勞性能的纏繞線形匹配等技術難題，但尚未實現成品量產；氫氣加注機方面，天然氣設備制造商厚普股份已成功研發(fā)氫氣加注裝置，并已進入產品測試階段，氫氣加注設備是目前最有可能實現國產化的核心設備。

政府補貼加氫站建設，強化加氫站核心技術研發(fā)扶持力度

出臺補貼政策扶持加氫站建設。2014年11月財政部、科技部、工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委公布了《關于新能源汽車充電設施建設獎勵的通知》，指出對符合國家技術標準且日加氫能力不少于200kg的新建燃料電池汽車加氫站每個站獎勵400萬元。與此同時國內部分城市也推出了加氫站項目的扶持政策，國家與地方政策的配合或將成為中國加氫站建設推廣的催化劑。

在“863計劃”（國家高技術研究發(fā)展計劃）的支持下，中國陸續(xù)開展“基于可再生能源制/儲氫的70MPa加氫站研發(fā)及示范”等科研項目。在同濟大學等科研機構的參與下，我國一方面研發(fā)利用風光電解水制氫技術，另一方面重點攻關加氫站核心設備技術難題，探索87.5 MPa 儲氫罐、90 MPa 氫壓縮機及70 MPa 加氫機核心技術，力爭縮小中外技術水平差距。與此同時國家科技部正在大力支持于大連建設我國第一個完全自主研發(fā)的70MPa加氫站，該項目一旦順利落成，將標志著我國加氫站建設水平登上了新臺階。

加氫站技術規(guī)范提供技術標準化依據。2005年信息產業(yè)部在《氫氧站設計規(guī)范》GB50177-93版的基礎上，結合我國供氫站設計、建造及運行的實際情況，組織修訂完成了《氫氣站設計規(guī)范》GB50177-2005。2010年住房和城鄉(xiāng)建設部與國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《加氫站技術規(guī)范》GB50516-2010。該規(guī)范經過整理國外加氫站的標準規(guī)范，為加氫站的安全保障技術、總平面布置、加氫工藝流程及設施技術要求提夠了規(guī)范性標準。

產業(yè)鏈梳理及投資標的

建議關注加氫站建設和運營商及核心零部件供應商：舜華新能源（非上市）、派瑞華氫能源（非上市）、富瑞特裝、厚普股份、煙臺冰輪（氦氣壓縮機）、雪人股份（氦氣壓縮機）。