约因素。全球到2025年将迎来氢能行业爆发式增长，我国燃料电池商用车将在“十四五”迎来机遇期。预测到2030年我国氢能车将实现规模化应用，氢能产业进入成熟期，到2050年或可承担全国超15%的能源需求。珠三角需在强化顶层设计，切忌技术空心化、产业概念化，提高自身技术的成熟度，降低氢气成本、提高燃料电池车性能，完善产业布局上下功夫。
关键词：珠三角 氢能发展 制约因素
珠三角氢能产业发展及制约因素分析
唐旭东
（中国石化广州分公司，广东广州 510726）
收稿日期：2020-8-13
作者简介：唐旭东，工程硕士，高级工程师。2005年毕业于西安交通大学化工专业，目前主要从事石化企业发展规划工作。
氢能是一种能量密度高、无污染、来源广泛且清洁高效的能源，被誉为未来世界能源架构的核心、21世纪最具发展潜力的清洁能源。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）和储能等能量供应体系，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。发展氢能经济能够减少温室气体和细颗粒物的排放，实现能源多元化。全球各国家及地区纷纷将氢能源视为未来新能源的战略发展方向。
我国存在经济发展造成的能耗增加与CO 2减排绿环保的深层次矛盾。发展氢能符合能源结构转型要求，有利于实现我国能源转型，有利于实现绿发展目标，有利于提高我国能源安全。因此，珠三角也和长三角、京津冀等区域一样，各级地方政府纷纷出台规划和鼓励政策，大力抢占氢能发展制高点，区域内企业特别是石化和汽车行业纷纷投入，整个产业呈现勃勃生机。
1 国内外氢能产业发展现状与珠三角发展趋势
目前全球用氢量约1.15亿吨，其中约61%用于炼油和生产化肥等，39%用于生产甲醇和其他化学品以及燃料等。国际氢能源委员会（Hydrogen
Council ）预计到2050年，氢能将承担全球18%的能源需求，氢能产业将减少60亿吨CO 2排放，氢能汽车将占全球车辆的25%，氢能产业将创造3 000万个就业岗位，创造2.5万亿美元的市场价值[1]。1.1 国外氢能产业
美日欧等主要工业国均将氢能列入国家能源发展战略，氢能产业的发展已初具规模，但发展重点有所不同。2020年7月，欧盟发布了《欧盟氢能战略》和《能源系统整合策略》，以达到2050年碳中和的目标。法国提出了2035年实现绿氢燃料飞机计划。德国已完成《国家氢能发展战略》制定，将氢能与大力发展可再生能源战略相结合，大力推进低碳转型发展。美国能源部2019年提出了《国家氢能发展路线图》，规划到2040年全面完成向氢能社会的过渡，重点发展领域一是燃料电池系统研发，二是布局建设加氢站。日本加速建设和发展“氢能社会”，计划2040年完成零碳氢燃料供给体系建设，
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2021年2月·第6卷·第1期
石油石化绿低碳
Green Petroleum & Petrochemicals
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唐旭东．珠三角氢能产业发展及制约因素分析
实现氢燃料汽车的普及，建立起零碳排放的供氢体系，使氢加入传统的“电、热”系统，构建全新的二次能源结构。韩国政府发展氢能的目标是通过发展氢经济减少对石油进口的依赖，同时将氢技术与汽车、航运和石油化工等传统制造业联系起来，形成新的经济增长点。目前，国际上大的气体公司如美国Air Products公司、法国Air Liquide公司、德国Linde公司、日本岩谷公司等，都对氢能基础设施建设非常重视。
截止2019年底，全球共有493座加氢站，其中欧洲198座，亚洲199座，北美96座。全球燃料电池乘用车保有量达到1.87万辆，燃料电池叉车已有2.6万辆投入运行，燃料电池公交车已有800多辆用于示范运营，全球制定支持氢能产业政策的国家总数超过50个。一些国家开始尝试在铁路、船舶、航空等领域使用氢能。全球加氢站中Air Products公司、Air Liquide公司和Linde公司建设的加氢站占全球加氢站总量的60%左右，是当前氢能基础设施建设的主力军。
1.2 我国氢能产业发展趋势
中国在《巴黎协定》中承诺，到2030年中国非化石能源在总能源中的比例要提升到20%左右，且中国的CO2排放要达到峰值，并且争取尽早达到峰值[2]。这意味着必须有革命性先进技术的突破和大规模产业化应用才能推动能源体系低碳化转型。2019年政府工作报告首次写入“推动加氢设施建设”，由此确定了我国发展氢能源产业的基调。国家已将发展氢能上升为重要工作计划，列入《交通强国建设纲要》《新
能源汽车产业发展规划（2021－2035）》《绿产业指导目录（2019年版）》，为氢能产业壮大提供指引。截至2020年底，我国已建成的加氢站有118座，其中85%已投入运营，在建和拟建的加氢站有167座。2020年国内燃料电池汽车运行总量超过8千辆，氢能轨道交通车辆达到50列，行业总产值达到3 000亿元。
我国制氢的工业基础雄厚，2020年以能源形式利用的氢气产能规模达到720亿m3（标准状态）。氢作为催化剂、还原剂得到大量应用。未来氢气市场巨大。目前已有24个省、超过50个城市已/正在做氢能和氢燃料汽车的发展规划，已形成了华东、华中、华南、华北、东北、西南六个氢能和氢燃
料电池汽车的产业集，涌现出像佛山、广州、上海、如皋、张家口、武汉等有代表性的城市。据不完全统计，未来10年内国内氢燃料电池汽车规划推广数量约200万辆，加氢站建设规划已超过7 000 座。我国氢能联盟发布的白皮书预计到2050年，氢能在中国能源体系中占比约为10%，氢气需求量接近6 000万吨，年经济产值将达到12万亿元，全国的加氢站达到一万座以上，交通运输、工业领域将实现氢能的普及应用，燃料电池车达到520万辆/年，固定式发电装置每年2万台套，燃料电池系统产能550台套/年。6 000万吨氢利用，可减排约7亿吨二氧化碳。
受国家整体政策、产业环境的推动，中国氢能与燃料电池产业逐步形成了京津冀、长三角和珠三角三大重点区域。在各地资源禀赋、产业基础和技术优势差异的基础上，各地区氢能发展的重点及路径也不同。
例如长三角地区的产业政策、规划及产业链覆盖范围要领先于其他两个地区；京津冀地区主要以氢能源应用推广以及氢燃料电池商用车的示范应用为主，而珠三角地区特点是打造完整的燃料电池产业链。在市场方面，全国燃料电池汽车运营主要集中在长三角（上海、如皋）和珠三角地区（佛山、云浮）。
1.3 珠三角地区氢能产业
1.3.1 发展现状
佛山2015年引进了加拿大巴拉德公司9SSL生产线并消化吸收商用车技术，是最早出台并实施专门的氢能产业扶持优惠政策和拥有最多加氢站的地级市和区域，现正式投入运营的有16座加氢站，是目前国内较具权威性的中国氢能产业创新标准基地，2018年3月经过国家市场监管总局技术标准委员会的批准，正式成为中国唯一氢能产业标准创新基地，已有1 500多台商用车投入运营。2020年5月，南海区启动仙湖氢谷十大项目，包括佛山仙湖实验室、氢能学院、氢能公交等，涵盖研发、教育、交通以及应用、生产等多个方面，总投资达120亿元。中国石化在广东等地积极探索启动油/氢合建站建设，2019年在佛山樟坑建设了国内首座油氢合建加氢站。
深圳市现有超60家氢能与燃料电池产业相关企业，部分核心技术已处于全国领先水平，并通过
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摸索与实践已初步形成协同合作的集效应，共同开拓市场进行应用示范。优势领域主要为长距离、大载重的交通运输领域；分布式、大规模、可再生能源系统化高效利用的固定式发电领域；以及特定场景下的区域性氢能网络搭建。主要集中在燃料电池电堆、系统集成、制氢、上游制造装备、下游交通和无人机应用领域，且大部分处于研发或商业初期，接近一半拥有自主知识产权。
广州市及其周边地区具有较好的氢源条件，年制氢量约10万吨，目前已有广州石化、普莱克斯、广州发展集团、空气化工、广钢林德气体等产氢企业。以氢能产业为主营业务的企业包括广州鸿基创能、雄川氢能、智氢科技、重塑、舜华等，氢能环卫车、专用车年产能可达1 000辆以上。位于黄埔区的广州石化公司现有7套产氢装置，总产氢能力约14万吨/年，该公司已建设了氢燃料电池供氢中心项目一期装置，二期装置也在规划中，预计三年内氢能车用氢气产能规模可达约0.4万吨/年。2019年中，广州黄埔区（也是广州开发区）政府专门出台政策推进了黄埔氢能产业建设和氢能产业发展规划[4]。2020年7月，首批15辆氢燃料电池公交车落地广州开发区，首条氢燃料电池公交示范线在广州公交集团三汽公司388路投入运营，已建成投运知识城、西区2座加氢站，正在推动建设科学城、东区、永和等5座加氢站建设。2020年12月15日，广州石化公司氢燃料电池供氢中心项目（一期）正式投产，高纯氢正持续不断提供给周边氢能用户，为中国石化打造“中国氢能第一公司”目标迈出坚实的一步。
1.3.2 发展趋势
广东省提出将氢能和燃料电池列为优先发展产业，先后发布了《广东省人民政府关于加快新能源汽车产业集行动计划》《广东省培育新能源战略新兴产业集行动计划》《广东省推进新型基础设施建设三年实施方案》和《广东省加快氢燃料电池汽车产业实施方案》等，鼓励氢燃料电池汽车应用和氢能基础设施发展。到2025年，全省将建成加氢站300座，届时广东加氢设施体系基本建成。
佛山市规划将氢能源产业发展成为新兴产业的重要支柱。力争到2025年将其打造成国内知名的氢能产业典范城市，到2030年通过不断扩大氢能源产品在城市各个领域的应用与示范，将该市建设成国际知名的氢能生态城市。到2025年，氢能源及相关产业累计产值达到500亿元；到2030年，建成氢能源产业集，实现氢能源及相关产业累计产值1 000亿元。2025年，培育氢能及燃料电池企业超过100家、龙头企业6家、投资总规模达到300亿元；到2030年，培育氢能及燃料电池企业超过150家、龙头企业8家，累计投资总规模达到500亿元，形成具有国际竞争力的氢能源产业集。到2025年氢能源产品推广应用累计超过11 000套，加氢站达到43座，到2030年累计约30 000套，加氢站达到57座，实现氢能源及相关产业累计产值1 000亿元[3]。
广州规划将其建成我国南部地区氢能枢纽，成为大湾区氢能研发设计中心、装备制造中心、检验检测中心、市场运营中心、国际交流中心，构建氢能全产业链，形成氢能规模化应用，实现氢能产业关键零部件、核心装备的自主研发、设计与制造，面向全国、全球输出氢能成套装备和关键零部件。规划布局黄埔氢能产业创新核、南沙氢能枢纽、番禺乘用车制造及分布式发电研发基地、从化商用车生产基地等；
打造广州石化制氢、储氢、供氢基地，在法规、安全、经济等可行条件下尝试通过敷设管网输氢至加氢站，实现区域内输氢管网建设的突破。到2030年，规划建成集制取、储运、交易、应用一体化的氢能产业体系，氢能与电力、热力等共同支撑二次能源供给；大湾区氢能研发设计中心、装备制造中心、检验检测中心、市场运营中心、国际交流中心。在核心部件、电堆、系统集成、测试认证服务、整车开发等环节形成一批具有竞争力的企业。储能、备用电源、分布式能源和冷热电联供、调峰电站等领域的装机量累计5万套，在汽车、轨道交通、船舶、航空等领域的装机量累计超过10万套。具体情况见表1。
广州黄埔区规划依托现有氢能产业基础，打
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氢能汽车唐旭东．珠三角氢能产业发展及制约因素分析
造辐射粤港澳大湾区的氢能产业创新基地和核心材料、重要零部件生产基地，引领粤港澳大湾区氢能产
业发展。区政府重点规划了湾区氢谷和氢能创新创业中心。中国石化销售有限公司与该区签订战略合作协议，规划新建20座以上的加氢、加油、充电、非油、光伏发电等“五位一体”综合能源销售站，打造“中国氢谷”，预计营收将超100亿元，计划2021年建成2~4座。广州石化公司氢燃料电池供氢中心项目（二期）已启动，将持续保障周边氢能用户的高纯氢供应，并打造满足国家CMA认证的氢能华南测试中心。
另外，珠三角周边如东莞氢能高端装备产业集聚区和惠州、茂名氢能制储运产业集聚区也在推进，全区域氢能产业链正日趋完整，未来将成为全国乃至国际上重要的氢能应用中心。
2 制约珠三角氢能产业发展的主要因素分析
2.1 基础设施建设举步维艰，亟待顶层设计方案出台
一直以来，氢能在制取、存储、运输与应用过程中尚属危化品分类，在进行如加氢站等基础设施建设过程中缺少标准法规与政策体系，审批流程也不顺畅。氢能及燃料电池行业一直呼吁将氢气归类为能源而不是危化品管理。在2020年4月国家发布的《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》中，氢能首次与煤炭、天然气、原油、电力、生物燃料等一起进入能源之列。我国氢能源发展已经进入关键期，前期基础的产业化配套能力已具备，现需要的是加强氢能在各个领域的规模化应用，从而拉伸产业链配套能力，提高整个产业的成熟度。
珠三角近几年氢能产业发展很快，但基础设施都不够完备，最主要表现在加氢站设施配套建设不及时，加氢站的选址、审批、监管等环节依然困难重重，制约着燃料电池公交车应用规模的扩大。加氢站主要面临着征地难、审批难、管理难和赚钱难四个问题。加氢站的行政审批有消防审批许可、特种设备充装许可、氢气销售经营许可、氢气化工园区生产许可四个关键性的许可；涉及到住建部门、市场监管部门、应急管理部门，这三大部门在地方政府中一般由不同副市长分管，协调难度大，需要经常多次协调。赚钱难是根本问题和燃眉之急。加氢站设备现状是进口设备及零部件占绝对主导地位，关键设备缺乏市场竞争导致价格昂贵。国产设备性能不佳，缺乏使用经验，急需优化。
在行政审批方面，佛山市专门成立氢能领导小组，做了一些有益的尝试。该市率先借鉴天然气行政审批模式，建立了以住建牵头行政审批的模式，突破加氢站审批流程空白：一是消防审批，由住建局负责；二是充装许可，由市场监管局负责；三是加氢站经营许可，由住建局负责。另外，如若涉及氢气生产，还有一个重要的行政许可，是应急管理部门负责的化工园区氢气生产许可。建议各地方探索理顺相关管理程序，推进加氢站、氢油电综合能源补给站和液氢站建设，为产业发展做好环境优化工作。
2.2 安全问题备受公众关注，需要加强法规建设
氢能作为一种新的能源要得到推广和应用，其安全性应该首先被关注。2020年4月7日上午，美国北卡州朗维尤（Long View）的OneH2氢燃料电池工厂发生了爆炸事故。该公司是美国东海岸唯一的燃料电池
工厂，主要为叉车和半卡车提供动力。这次爆炸毁坏了附近60处房屋的窗户，幸运的是该工厂的44名员工均未受伤，具体原因目前还在调查。另外，2019年5月韩国江原道氢燃料储存罐爆炸，2019年6月美国加州圣塔克拉拉储氢罐泄漏爆炸，2019年6月10日挪威首都奥斯陆地铁站附近的KJØRBO加氢站发生着火爆炸。近期，东莞某公司氢能装车台一辆氢气高压管束车，充装过程中发生火灾。一年内这几起与氢气相关事件，对刚刚萌芽的氢能产业造成了巨大的负面影响。
氢气不安全特性主要有易燃易爆、密度小极易扩散、分子小容易泄漏、金属的氢脆等。理论上，与常规能源相比，氢能具备一定的安全属性。一是氢气的扩散系数和浮力更大，泄漏时浓度可迅速降低；二是氢气的爆炸范围很宽，单位体积或单位能量的爆炸能很低，点火能不高，不产生浓烟和灰霾；三是泄漏速度快于常见燃料，但泄漏总能量不高。笔者认为，只要相关企业在生产装置设计、建造、生产、运输、应用等各个环节中严格按照相关法规和标准实施，氢能的安全性就能够得到保障。但由于对氢气使用的经验不够丰富，诸如驾驶员等在使用氢燃料电池汽车时，心理上难免存在较大的疑虑，这些都需要时间去接受。
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近日，张家口市出台了全国首个《氢能产业安全监督和管理办法》，明确了行政审批、市场监管、生态环境、交通运输、住建、城市管理、应急管理等13个监督管理部门在氢能产业链中的各自分工和监管职责，确保氢能产业安全平稳高效运行，值得借鉴。
2.3 大部分氢气均非“绿氢”，需要加强电解水技术攻关
在氢气的获取方面，根据二氧化碳的排放量，氢可以分为灰氢、蓝氢、绿氢。其中，通过可再生能源制取、零碳排放的氢被称作“绿氢”，发展氢能就是为了实现能源的“去碳化”，只有通过无碳能源生产的“绿氢”，才能实现这一目标。绿氢作为能源产品进入国际贸易将成为改变世界能源格局的一种趋势。
氢气来源主要包括电解水制氢、甲醇裂解制氢、天然气重整制氢、化工企业驰放气、煤气化制氢、光催化分解水制氢、生物制氢等。生产1 kg氢伴生的二氧化碳质量各不相同，煤制氢约为11 kg，天然气制氢约为5.5 kg，轻油制氢约7 kg。目前，珠三角几乎全部氢气来自化石能源制氢。作为温室气体的二氧化碳排放将会征收高额碳税。需要加强电解水技术攻关，广泛收集弃风弃电和海上发电，上岸制氢，降低氢气成本。
2.4 氢能汽车尚未成为新能源汽车主力车型，核心技术待突破
采用非常规的车用燃料作为动力来源的新能源汽车包括纯电动汽车、氢燃料电池汽车等。经过近几年的发展，充电电动汽车已成为其中的主力车型[5-6]，国内纯电动车已经发展到了第四阶段，预计在2025年纯电动车达到第五阶段，那时的纯电动汽车综合性价比将会超过燃油车，达到纯电动车“大发展”的时代。为此，前几年各地政府都大力推广电动汽车。如广州市计划在2020年将全部燃油公交车更换为电动汽车，而深圳市借助当前“新基建”之风，大力发展充电桩建设，力争在“十四五”期间推进充电电动汽车在
私家车市场的更大发展。一般充电电动公交车寿命为8年，当在运公交车被充电电动车型占据时，氢燃料汽车车型在公交和公务车等市场空间受到挤压。
同样“零排放”的纯电动车与氢燃料电池车相
比，最大的区别是要获得500 km以上的续航能力，前者需要5小时以上，而后者只需要加氢3分钟即可。所以，在能量充装速度方面，氢燃料电池车具有明显优势。
目前，珠三角在氢能与燃料电池相关的质子交换膜、碳纸、低铂催化剂、金属双极板、氢循环部件、空压机、固体氧化燃料电池集成、固态储氢等方面核心技术尚未实现完全突破，一些产品的关键技术指标与国际先进水平仍存在较大差距。氢燃料电池车在质量与性能、购置和运营成本等方面存在问题。短期内，与电动汽车、传统燃料汽车相比没有优势，推广应用仍面临较大挑战。另外，在氢纯化制取燃料电池车用氢气系列技术中，氢气品质检测与在线监测技术也尚在攻关之中。需要政府引导加大氢燃料电池基础科研投入，突破核心材料和关键部件的技术瓶颈，促进产品国产化。
2.5 珠三角地区用氢成本高企，输氢管道建设滞后
氢的输送是氢能利用的重要环节，高压气态输氢是现阶段最为成熟的输氢方式。安全高效的输氢技术是氢能大规模商业化发展的前提，利用管道输送是最为高效的方式。管道输氢成本约0.7元/kg/ 100 km，
只是20 MPa长管拖车运输费用的10%。问题在于相对成熟的天然气管网体系，氢气管道建设量非常少。当前，20 MPa长管拖车输送是珠三角氢气运输最主要运输方式，但装卸车耗时长，运量小，运输半径有限，比国外采用45 MPa长管拖车以及液氢槽车成本高。据估算，20 MPa长管拖车每车运氢量约250 kg，成本约6~8元/kg/100 km。
加氢站方面，目前珠三角地区基本采用高压气态储氢，储量有限，无目前国外采用的液氢储存加氢站。佛山采用“制氢－加氢”一体化站建设和“子母站”的方式制备氢气，突破化工园区制氢限制和长距离运输导致氢气价格偏高问题，全市16座加氢站，规划建有5座天然气重整制氢的母站，配备11座天然气子站，用子母站模式协调解决目前氢气昂贵的问题（目前约35~40元/kg）。
运营车方面，珠三角车载储氢瓶压力主要采用35 MPa，国外多为70 MPa。储运环节成本较高，加氢站数量少，盈利难。
珠三角高压气态储运氢要实现大规模、长距离储运技术的商业化仍需要解决成本与技术的平衡问
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