肖 钢 于广欣
【作者简介】：肖钢，英国皇家化学会会士，中国政府“友谊奖”获得者，中国国际科技促进会常务理事。研究氢能源科学30余年，著有35部清洁能源方面的学术专著，作为主要发明人的清洁能源领域专利200 余项，是世界知名氢能科学家。
于广欣，中国海油研究总院首席工程师，研究室主任，石化与氢能专家。
发展氢能对石化企业具有重要的战略意义，并能够发挥重要作用。石化企业需高度关注氢能产业发展趋势和面临的瓶颈，发挥在低成本氢气资源、基础设施、技术管理等方面的优势， 稳妥推进氢能产业，实现石化企业高质量发展。
氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，具有清洁、高效、安全、可持续的特点，被誉为未来世界能源架构的核心。氢以燃料电池方式将化学能高效转化为电能，可广泛用于交通（汽车、船等）和储能等能量提供体系，以及氢应用于二氧化碳转化、清洁能源等低碳减排，特别是氢燃料电池汽车作为一种理想的车型，将迎来发展的广阔空间，并对交通能源的生产与消费产生较大影响。因此，石化企业对发展氢能要高度重视，作为战略发展的机遇考量。
发展氢能具有重要战略意义
石化企业是交通用燃料的主要服务商，交通出行低碳化为企业带来挑战也创造了新的机遇。石化企业是石油基液体燃料的主要生产和供应商，石油基液体燃料具有能量密度高、容易运输和储存、已形成完善的基础设施等优势，成就了以内燃机为动力的交通工具运输的现代化，改变了人们的生产、生活方式，是目前最主要的车用燃料。应对气候变化，车用动力绿色化、低碳化的要求，电动汽车、燃料电池汽车技术逐步成熟，大大推进了其商业化推广的水平，成本预期大幅下降。随着各国纷纷出台燃油汽车禁售规划，又进一步提升了发展电动汽车、燃料电池汽车技术的动力，充电、加氢的多元能源提供是发展综合性能源公司的必需选择。
氢燃料电池车归属于电动车，发展前景可期。
2018年12月出台的《汽车产业投资管理规定》明确了纯电动汽车投资项目是指以电动机提供驱动动力的汽车投资项目，包括纯电动汽车（含增程式电动汽车）、燃料电池汽车等，明确了燃料电池汽车的产业定位。同时，加强加氢站等基础设施建设也提上了日程，为在交通领域大力发展氢能及燃料电池提供了最新的导向，需要高度关注其产业动态和发展趋势，其发展带来的供氢服务、汽车制造、基础设施建设等产业链投资规模大、涉及面广，需要掌握发展机遇。
石化企业在氢能全产业链具有发挥重要作用的优势。石化企业需要及时应对氢能产业与技术发展带来的变革性影响，针对氢能现阶段在低成本供氢、储运基础设施建设、油（气）氢合建加氢站安全及标准、绿色氢气开发等行业迫切需要解决的关键环节，发挥国有大企业在能源领域的技术、管理、运营等优势和重要作用， 培育市场、提前布局，引领氢能产业的发展，实现企业高质量发展，在未来能源转型中起到关键作用。
石化企业发展氢能有优势
石化企业在保障国家能源方面发挥骨干作用。随着大气治理要求和成品油质量升级，国内各大炼油厂都在进行产品质量升级改造，各种加氢工艺应用越来越广，新建炼油厂大多选择了全加氢工艺路线。氢气已成为各炼油厂不可缺少的重要资源，在生产运行中占有举足轻重的地位。增加氢气产量、降低氢气成本、采用绿色低碳氢气已经成为共同追求的目标。
氢能发展初期，石化企业具有低成本氢气的优势和支持发展的条件。根据中国氢能源及燃料电池产业创新联盟数据显示，目前国内氢气的生产主要来源于石化企业，每年煤气化制氢1000万吨、天然气制氢300万吨、石油制氢300万吨、工业副产氢800万吨、电解水制氢100万吨。石化企业制氢主要采用煤气化制氢和天然气制氢，新投产的年千万吨炼油、百万吨乙烯装置，年氢气需求约15万吨。从氢能的发展角度看，低成本、稳定的氢气来源还是石化行业副产氢、制氢装置，在产业发展初期，是发展氢能及燃料电池车的稳定保障。
石化企业发展氢能具有地域、技术和管理优势。氢能产业链长，包含制氢、储存、运输、应用，与交通燃料燃油、天然气供应模式高度符合，石化企业在氢能产业发展上具有先天优势。主要体现在：一是在全国科学规划分布的石化基地提供了现成的氢资源，地域优势明显，集中制氢辐射面积大，成本低；二是全国网络化的加油、加氢站及管网，靠近消费端，为发展制约氢能发展的基础设施提供了有力的依托；三是石化企业在生产、储运、使用、标准、安全等方面具有非常突出的技术和管理优势，能够为氢能的稳定发展提供有力保障。
要重视氢能发展瓶颈
目前氢能及氢燃料电池车示范应用进展显著，国内外知名石油公司已将氢能列入绿色发展战略，但氢能及氢燃料电池车规模发展面临技术与成本瓶颈，主要存在氢燃料电池成本高、加氢站设施薄弱、终端用氢成本高、相关标准缺乏等瓶颈，石化行业进入氢能产业需要认真分析。
技术因素导致制造氢燃料电池成本较高，需要高度关注。一方面，电堆技术的瓶颈导致氢燃料电池系统成本较高，氢燃料电池系统由电堆、供气系统、控制系统等部件共同构成，电堆是将化学能转化为电能的核心部件，电堆成本占氢燃料电池系统总成本的60%左右。造成电堆成本居高的主要因素包括膜电极、电堆加工制造过程及使用环境要求。另一方面，氢燃料电池车成本较高限制了商业化销售规模，由电堆、氢瓶和空压机等主要部件组成的燃料电池系统是氢燃料电池车的核心，目前成本高。根据美国能源部的数据，燃料电池系统约占氢燃料电池车成本的50%，目前氢燃料电池车尚未规模化生产，市场销量有限，成本还有大幅下降的空间。
氢燃料电池系统成本构成加氢站仍面临产业初期加注车辆的数量规模及设备国产化的限制。一方面加氢站的建设与运营仍面临产业发展初期的困难，长三角、珠三角等重点区域的地方政府出台氢燃料电池车规划，要求同步建设加氢站；新建加氢站及将现有加油站改造为加油加氢站难度较大，新建加氢站建设标准主要采用《GB50516- 2010加氢站技术规范》，其对氢气储运安全和建站选址条件的要求较高，依托现有加油站设施进行改造困难较大，特别是在大城市、人口密集地区问题更加突出；加氢站的网络布局与氢燃料电池车的市场规模依然是产业初期互相掣肘的因素，加注车辆较少，限制了加氢站的良性滚动发展。另一方面，加氢站关键设备国产化还面临瓶颈，加氢站的氢气压缩机、加注机等关键设备目前需要进口，其中设备投资占加氢站总投资的58%左右，加注量1000公斤/天的35兆帕加氢站建设成本高达1550万元，高出加油站数倍。
终端用氢成本高，绿色制氢、制储运关键技术亟待突破，是石化产业供应氢气需要重点开展的工作。一方面，虽然石化制氢成本较低，但氢燃料电池车的用氢成本包括从制、储、运到加注的全过程成本，目前氢燃料价格约60元/公斤，高于化石燃油，与传统燃油车相比，氢燃料电池车百公里消耗的燃料费用要高于燃油车，根据国内示范项目的运行经验初步估算， 氢燃料电池车的燃料费用约为燃油车的1.8倍。另一方面，化石能源制氢二氧化碳排放量大，绿色、低成本制氢技术是氢能产业发展的关键，利用可再生能源制取低成本氢气是业界一直瞄准的方向和攻关重点，最终目标是氢气价格与化石燃油价格持平。质子交换膜（PEM）水电解制氢技术具有效率高、氢气纯度高、响应快等优点，是重点发展技术，但目前面临采用铂催化剂、电耗高而导致的制氢成本较高问题。突破铂催化剂、电堆等关键技术，提高电流密度、系统能效、产氢量、降低投资是PEM制氢技术的重点开发方向。还有缺乏储运规范，导致氢燃料只能以气态方式运输，限制了加氢站的技术选择，液氢储运在国内仅用于航天军工领域，商用加氢站未有液氢供应的标准和规范，固体和有机液体储氢尚未成熟，限制了加氢站供氢的选择，不利于降低终端用氢成本。
做好总体规划发展氢能
做好总体规划，结合石化企业产业布局，发展氢能产业。充分发挥石化企业布局的辐射范围广、基础设施完善、技术管理完善等优势，利用低成本氢气资源，靠近京津冀、长三角、大湾区、海南自贸区等氢燃料电池车发展的重点区域，积极支持氢能及氢燃料电池车行业发展，发挥主导和主角作用，特别是加强氢能初期的支持。以示范项目为切入点，点线面布局相结合，稳妥发展氢能业务。规划好加氢站等基础设施的网络化建设布局，依托现有基础设施降低用氢整体费用，创造良好氢能生态环境。
加强氢能关键技术与标准研究，支撑和引领产业发展。开展制储运和加氢站等氢能产业链的关键技术研发、降低用氢成本，进行可再生能源水电解制氢、与炼油化工结合的集成技术开发，跟踪太阳能制氢等前沿技术。加强标准规范研究制定，关注氢燃料电池产业和技术发展趋势，为推动氢能和燃料电池产业发展提供技术支持和保障。
积极参加国内外企业、组织的合作，协同发展。加入国内外氢能与燃料电池组织或产业联盟，在产业发展的政策、标准、上下游协同等方面掌握发展趋势和主动权。与知名石油公司、气体公司、科研院所、物流企业、城市公交集团、氢燃料电池制造企业等优势企业合作，发挥各自优势共同培育市场、推进产业的发展。
