我国加氢基础设施关键技术及发展趋势分析.docxVIP

摘要加氢基础设施技术的发展是低碳清洁氢气在交通领域应用的重要支撑。本文对加氢基础设施技术进行综述，介绍了包括美国、日本、欧洲等国家和地区的加氢基础设施技术路线图和技术指标目标，提炼了降低设备成本、提高运行可靠性和降低运行能耗三个关键指标作为加氢站降本技术的开发思路与目标。主要国家通过高可靠性及高效率的氢气压缩机与液氢泵、高效加氢机、高压阀门、长寿命膜片等核心装备、关键材料及组件的国产化等攻关方向进行研发布局从而实现加氢站整体降本，对我国加氢技术路线制定具有重要参考价值。基于国内加氢基础设施技术发展现状，分析并量化对标我国关键技术装备性能指标与国外的差距，提出我国加氢基础设施整站与关键技术装备技术路线与攻关方向，并建议从技术突破、政策鼓励与产业协同创新等多方面协同发力，降低加氢基础设施成本，从而发挥氢能在交通领域深度脱碳方面的作用。

关键词氢能；加氢基础设施；加氢机；压缩机；液氢

为实现碳中和目标，全球已有许多国家战略布局氢能与燃料电池相关技术，将氢能作为达成联合国气候变化纲要公约缔约国大会减碳要求的重要策略，日本、韩国、德国、美国等逾20个国家或地区颁布了氢能相关发展政策，形成了较为清晰的氢能发展战略与路线，并通过氢能多元化应用及产业链上的关键技术研发与商业化来带动经济发展。2019年全球氢能相关市场规模已达到25亿美元，未来将会以10%的复合年均增长率在2023年达到38亿美元，氢能产业具有极大的市场潜力。在碳中和与经济增长新引擎的双动能作用下，越来越多的国家开始关注氢能产业价值链的发展。

2019年氢能首次写入我国《政府工作报告》，明确“将推动加氢等基础设施建设”作为氢能源产业链上游制氢与下游用户的联系枢纽，其是产业链的核心环节，也是大规模发展燃料电池汽车的基础条件。2022年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》，作为指导今后15年氢能产业发展的纲领性文件，明确指出到2025年部署建设一批加氢站。加氢站的建设得到了各方关注，但我国加氢站技术也面临着瓶颈：一方面，我国在加氢站关键技术方面起步晚，目前国内研发的35MPa加氢站技术和加氢机技术在加注速度、加注能耗等关键性能上实现逐步提升，但缺乏高密度、大负荷下的连续加氢考核和验证。尽管我国在“十三五”期间的“氢能与可再生能源”专项支持了70MPa加氢站加压/加注装备开发，但目前尚未进行规模化应用。美国、日本、欧洲等国已制定了加氢基础设施基础路线图与关键技术指标发展目标，我国目前尚无相关技术路线的顶层规划，与国外当前技术水平的差距缺乏量化对比分析。另一方面，加氢基础设施面临建设成本、运营成本双高问题，成为现阶段燃料电池汽车大规模部署的主要障碍。

因此，本文对主要发达国家加氢技术路线进行综述，深入分析加氢技术发展现状，并与国外加氢技术进行了差距量化对标，分析我国加氢技术差距的原因与国产化情况，在此基础上提出我国加氢技术路线。希望为推动我国低碳清洁能源转型、碳中和目标实现及加速氢能产业规模化进程提供参考依据，对我国氢能产业与技术的发展提供指导。

1国际加氢技术发展趋势

加氢站是氢能在交通领域进行大规模应用的重要基础设施，加氢站作为氢能供应和氢能应用的连接节点，技术发展与氢供应链和燃料电池电动汽车用氢需求密不可分。随着燃料电池汽车需求的增长，世界各国开始加快加氢站的建设步伐。根据中国氢能联盟统计，截至2021年12月，全球已建成687座加氢站，以70MPa高压气态加氢站为主，占比70%以上。固定式加氢站占比80%以上。液氢加氢站主要分布在美国、德国和日本，据不完全统计，占比不到5%。国外在线制氢加氢站是氢能与燃料电池发展初期的一种重要加氢站形式，制氢加氢一体站占比约15%。我国加氢站保有量最高，共建成234座加氢站，2021年新建成加氢站106座。日本、德国、韩国和美国紧随其后，分别为155座、92座、70座和47座。中国加氢站建设进入快速发展阶段，新增加氢站数量连续两年全球第一，同时固定站的占比逐渐增加。我国目前加氢站仍以35MPa为主，占比高达88%，固定式加氢站占比提升至62%左右，制氢加氢一体站受制于标准与法规，仅在佛山建成一座天然气站内制氢站。

图1全球加氢站数量与国家(地区)分布

图2我国加氢站建设趋势与特性统计

全球加氢站呈现出外供高压气氢35/70MPa加氢站、外供液氢35/70MPa加氢站与现场制氢加氢站等多种技术形态。加氢站的主要技术装备包括氢气压缩机、储氢容器、加氢机、冷冻机、液氢泵与工艺控制系统等，如图3所示。

图3高压气态加氢站与液氢加氢站工艺配置图

当前，高压气态长管拖车为最成熟的加氢站供氢方式，具有一定灵活性和成本优势。欧美日韩等先发国家自发展燃料电池汽车以来，主