1.加氫站數(shù)量是制約氫能發(fā)展的關(guān)鍵因素之一
1.1 國內(nèi)加氫站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尚不完善，但規(guī)劃加快
加氫站正逐步實現(xiàn)全球布局。根據(jù) H2stations.org 發(fā)布的第十一次全球加氫站年度評估報告，2018 年 全球加氫站新增 48 座。截止到 2018 年底，全球加氫站數(shù)目達到 369 座。
分地區(qū)來看：歐洲、亞洲、北美重點布局加氫建設(shè)。其中歐洲 152 座，亞洲 136 座，北美 78 座。在全 部 369 座加氫站中，有 273 座對外開放，可以像任何傳統(tǒng)的零售站一樣使用；其余的站點則為封閉用戶群 提供服務(wù)，比如公共汽車或車隊用戶。
分國家來看：日本、德國和美國位居前三位，中國排名第四。各國在短期內(nèi)將要部署更多的加氫站計 劃，新加氫站數(shù)目也在平穩(wěn)增長。全球新增加氫站計劃較大的有德國（38 座）、荷蘭（17 座）、法國（12 座）、加拿大（7 座）、韓國（27 座）、中國（18 座）。
國內(nèi)加氫站數(shù)量少，建設(shè)布局待完善。由于認識、安全、審批等多方面原因，與西方國家相比，中國 的加氫站布局和建設(shè)仍處于緩慢起步階段。截至 2019 年 11 月，我國已投產(chǎn)的加氫站為 41 座，從地域分 布來看，主要集中在廣東、江蘇、上海、湖北、河北等地，并未實現(xiàn)全國范圍的覆蓋。未來加氫站的建設(shè) 數(shù)量及地域分布還有待完善。
近年來加氫站建設(shè)提速。2016 年初，國內(nèi)僅有北京永豐、上海安亭和鄭州宇通 3 座正在運營的加氫 站。近 2 年政府大力推進加氫站項目建設(shè)，分別于 2017 年和 2018 年新增 5 家和 10 家。截至 2019 年 11 月，中國共有 49 座建成的加氫站（其中 2 座已拆除），已經(jīng)投入運營的有 41 座，另有多座在建，但多數(shù)僅 供示范車輛加注使用，暫未實現(xiàn)全商業(yè)化運營。此外，全國各地很多城市的加氫站也都在建設(shè)/規(guī)劃中，明 年預(yù)計將達到 100 座左右。加氫站建設(shè)提速將給氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來保障。
政策紅利驅(qū)動各省市加快建設(shè)規(guī)劃。2016 年工信部組織制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中指 出，到 2030 年中國加氫站數(shù)量將超過 1000 座。在政策紅利驅(qū)動下，各地方政府加快了氫能產(chǎn)業(yè)布局，并 在加氫站建設(shè)方面做出了明確的數(shù)量規(guī)劃。
1.2 成本高昂是阻礙加氫站建設(shè)的首要原因
一個典型的加氫站由制氫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。從站外運達 或站內(nèi)制取純化后的高純氫氣，通過氫氣壓縮系統(tǒng)壓縮至一定壓力，加壓后的氫氣儲存在固定式高壓容器 中。當(dāng)需要加注氫氣時，氫氣在加氫站固定高壓容器與車載儲氫容器之間的高壓差的作用下，通過加注系 統(tǒng)快速充裝至車載儲氫容器。
除去土建成本和管閥外，加氫站成本占比較大的主要是一些核心設(shè)備，如壓縮機、加注設(shè)備和儲氫罐。 由于國內(nèi)缺乏成熟量產(chǎn)的加氫站設(shè)備廠商，進口設(shè)備推高了加氫站建設(shè)成本。
1.2.1 壓縮機：成本占比最高，核心部件依賴進口
壓縮機是將氫源加壓注入儲氫系統(tǒng)的核心裝置。氫氣壓縮機主要分為液壓活塞式氫氣壓縮機和隔膜式 氫氣壓縮機。
雖然液壓活塞式壓縮機操作簡單、靈活性大，但由于其工作原理是在活塞往復(fù)運動中壓縮氫氣，容易 造成氫氣的污染和泄漏，且散熱性較差。相較而言，依靠金屬膜片在氣缸中做往復(fù)運動的隔膜式壓縮機具 有散熱性能好、壓縮比大、密封性能強、不污染壓縮介質(zhì)等優(yōu)點，在加氫站應(yīng)用中更為廣泛。隔膜式壓縮 機輸出壓力極限可超過 100MPa，足以滿足加氫站 70MPa 以上的壓力要求。
目前國內(nèi)加氫站應(yīng)用最廣泛的是 PDC 公司生產(chǎn)的隔膜壓縮機。國內(nèi)大部分壓縮機制造商目前僅能生 產(chǎn)用于石油、化工領(lǐng)域的工業(yè)氫氣壓縮機，輸出壓力難以滿足加氫站技術(shù)要求。中船重工 718 所通過與美 國 PDC 公司技術(shù)合作組裝可供加氫站使用的氫氣壓縮機，但核心壓縮模塊仍由 PDC 提供。雖然該方式相 比整機進口節(jié)約了 30%的成本，但設(shè)備價格仍偏高。
國外生產(chǎn)氫氣壓縮機的主要廠商有美國 PDC、英國豪頓、德國 Andreas Hofer。隨著氫氣壓縮機國產(chǎn)化 程度提高，該領(lǐng)域的國內(nèi)企業(yè)主要有中鼎恒盛、北京天高、江蘇恒久機械、北京京城機電等。其中江蘇恒 久機械股份有限公司自主研發(fā)制造的國內(nèi)首臺商業(yè)化運營加氫站用氫氣隔膜壓縮機組已正式交付使用。
1.2.2 加氫機：最有可能實現(xiàn)國產(chǎn)化的設(shè)備
加氫機又稱氫氣加注機，是實現(xiàn)氫氣加注服務(wù)的設(shè)備。其原理與天然氣加注設(shè)備原理相似，由于氫氣 的加注壓力達到 35Mpa，遠高于天然氣 25Mpa 的壓力，因此對于加氫機的承壓能力和安全性要求更高。
國外生產(chǎn)加氫機的企業(yè)主要有德國林德（Linde）、美國 AP 公司等，國內(nèi)厚普股份已成功研發(fā)氫氣加 注裝置，產(chǎn)品規(guī)格包括日加氫量 50 公斤、200 公斤、500 公斤、1000 公斤等規(guī)格，并且已經(jīng)為上海、武漢、 鄭州、張家口等國內(nèi)布局氫能源汽車的城市供應(yīng)了氫氣加注設(shè)備，加氫機是目前最有可能實現(xiàn)國產(chǎn)化的核 心設(shè)備。
1.2.3 儲氫罐：高壓儲氫應(yīng)用廣泛，國內(nèi)技術(shù)待突破
高壓氫氣儲存期限不受限制，不存在氫氣蒸發(fā)現(xiàn)象，是加氫站內(nèi)氫氣儲存的主要方式。儲氫罐很大程 度上決定了加氫站的氫氣供給能力。加氫站內(nèi)的儲氫罐通常采用低壓(20~30MPa)、中壓(30~40MPa)、高壓 (40~75MPa)三級壓力進行儲存。有時氫氣長管拖車也作為一級儲氣(10~20MPa)設(shè)施，構(gòu)成 4 級儲氣的方式。
高壓儲氫罐主要生產(chǎn)企業(yè)有美國 AP 公司、CPI 公司，國內(nèi)浙江大學(xué)攻克了輕質(zhì)鋁內(nèi)膽纖維全纏繞高 壓儲氫氣容器制造技術(shù)，但沒有形成量產(chǎn)，北京加氫站引進的是 CPI 公司的產(chǎn)品。
1.3 加氫站成本測算
基本假設(shè)如下：
（1） 加氫站日加氫量為 500kg，主要設(shè)備包括：壓縮機、分壓機、加氫機、固定儲氫瓶等。安裝費包 含在設(shè)備費用中；
（2） 加氫站占地 4000 平方米左右；
（3） 壓縮機平均日加氫能力 500kg/12h，12.5MPa 氫源壓力，運行 12 小時可加 20~40 輛大巴車 （8*140L，單車單次加氫量：12.5~25kg）或 50~100 輛物流車（3*140L，單車單次加氫量：5~10kg） 或 85~100 輛乘用車（單車單次加氫量：5~6kg）；
（4） 氫氣壓縮 43~45MPa，氫氣加注 32~35MPa；
（5） 加氫站每年工作 300 天，80%使用率；
（6） 設(shè)備折舊 10 年，土地房屋折舊 30 年（不考慮土地及房屋的殘值及未來的增減值影響）；
（7） 加氫站設(shè)置員工 5 人，薪資每人 8 萬元/年；
（8） 為簡化計算，運營管理成本等同于人工成本。
由測算結(jié)果可知，若加氫站規(guī)模為 500kg/d，在加氫站環(huán)節(jié)增加的氫氣成本為 14.17 元/kg?，F(xiàn)假設(shè)加 氫站原料為天然氣制氫，運輸方式為長管拖車運輸（運輸距離 100km），氫氣售價 60 元/kg，補貼金額 400 萬元，其余假設(shè)同上，計算得加氫站的投資回收期為 3.02 年。如下表：
補貼政策是促進加氫站建設(shè)布局的關(guān)鍵。從近年來各地區(qū)發(fā)布的加氫站建設(shè)補貼政策來看，補貼范圍 從 100~900 萬元不等，其中對于單個加氫站補貼力度最大的是佛山市南海區(qū)，政策規(guī)定新建固定式加氫 站按 800 萬元/個的標(biāo)準(zhǔn)進行補貼。以建設(shè)成本為 1100 萬元的加氫站來說，400 萬元的政府補貼可使初 始投資下降 36.36%，氫氣單位成本下降 23.57%，投資回收期縮短 2.07 年。補貼政策的扶持降低了加氫 站建設(shè)的門檻，對于支持氫能發(fā)展發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
2.氫能成本鏈匯總
2.1 目前氫氣成本難以支撐氫能長遠發(fā)展
遠期來看，氫氣的使用成本是制約氫能發(fā)展最重要的因素，只有足夠低的使用成本，才能完成氫氣從 危險化學(xué)品到能源品的轉(zhuǎn)換，與鋰電類似，氫能作為新興能源，替代的是石油等傳統(tǒng)化石能源，從目前鋰 電和氫能的不同屬性來看，鋰電池汽車主要應(yīng)用于乘用車，而燃料電池汽車則在物流車以及重卡等重型商 用車上具有更大的發(fā)展前景。
如今物流車作為熱門的氫燃料電池汽車車型，選取下列三個車型分析其參數(shù)。最大載重為 3 噸，而市 場上載重 3 噸的柴油車每 100km 耗油量大概在 15L 左右，假設(shè)油價為 7 元/L，得出下表的氫能優(yōu)勢價格， 即氫能總成本在此優(yōu)勢價格以下才能在市場上占據(jù)優(yōu)勢。根據(jù)測算，優(yōu)勢價格大概在 30 元/kg 左右。
目前由于氫氣產(chǎn)業(yè)鏈相對不成熟，導(dǎo)致氫氣的使用價格較高，約為 60-80 元/kg，根據(jù)制氫篇以及儲運 篇匯總，按照全國平均價格做出假設(shè)如下：
1. 電價取 2018 年各省波峰波谷價格平均值 0.6 元/ kW·h；
2. 天然氣價格取 1.68 元/Nm3；
3. 煤炭價格取 600 元/噸；
4. 電解水制氫中水費取 4 元/噸；
5. 天然氣制氫中循環(huán)水價格取 1 元/噸、脫鹽水價格取 10 元/噸。 由此可得下述不同制氫方法的成本對比表。可得如下結(jié)論，化工副產(chǎn)物制氫由于制氫成本可忽略不計， 而目前電解水制氫成本最高。
而對于運氫的成本，現(xiàn)階段國內(nèi)使用最廣泛的就是長管拖車運輸，運輸壓力多為 20MPa，單車次可運 輸347kg的氫氣，即插即用但成本較高；而技術(shù)成熟成本較低的管道運輸因為存在著建設(shè)周期而未能普及； 而液氫槽車運輸則在現(xiàn)階段并不現(xiàn)實。由前篇“氫能降成本之儲運篇”，可得如下匯總，長管拖車的成本隨 著距離的增大而快速上升，而管道運輸則維持在一個比較低的位置。
最后一部分就是加氫站的成本，建設(shè)一座加氫站投入巨大，每 1kg 氫氣的成本在無補貼的情況下在 14.17 元左右，需要政府補貼才能把成本降下來。
若假定制氫地點和加氫站地點距離為 200km，則對應(yīng)不同制氫和儲運方法的氫氣使用成本如下表?？?以發(fā)現(xiàn)在其他條件相同的情況下，管道運輸成本最低。
從現(xiàn)狀來看，只有在采用化工副產(chǎn)物制氫的情況下，且運輸半徑在 200km 以內(nèi)的條件下，氫氣的使用成本可能降到 30 元/kg 以下。那么氫氣成本能否降到 30 元/kg 以下以及如何降到 30 元/kg 以下？由于加 氫站的下降空間主要在于設(shè)備的下降空間，相對比較有限，因此重點討論制氫以及儲運的下降路徑。
2.2 制氫下降路徑：短期采用工業(yè)副產(chǎn)物制氫，中長期看好電解水
影響氫氣成本的變量較多，同時目前氫氣使用成本中最突出的矛盾是制氫成本低的地方距離使用氫氣 的地區(qū)較遠，比如工業(yè)副產(chǎn)氫以及西北地區(qū)較為便宜的光伏風(fēng)電制取的氫氣難以運到中東部地區(qū)，高昂的 運氫成本制約了氫氣成本的下降，因此我們以 30 元/kg 為目標(biāo)，我們選用氫氣的最遠運輸成本來衡量氫氣 的成本的有效下降路徑。
短期內(nèi)工業(yè)副產(chǎn)物制氫對比其他制氫方法優(yōu)勢較大。在 30 元/kg 的氫能總成本下，使用工業(yè)副產(chǎn)物制 氫的方法，對不同的運氫方式進行對比?？梢钥闯龉艿览寐蕿?時，覆蓋范圍將達到4654km，即在4654km 范圍內(nèi)使用工業(yè)副產(chǎn)物制氫方法，都能使氫能總成本控制在 30 元/kg 以下。而短期內(nèi)長管拖車能覆蓋的范 圍是 312km 和 1367km，對應(yīng)的運輸壓強分別是 20MPa 及 50MPa。
而針對電解水制氫方法，將氫能總成本控制在 30 元/kg，對電價進行敏感性分析，測算其最大運輸距 離。假定使用 20MPa 長管拖車作為運輸方式，加氫站規(guī)模為 500kg/d，由下圖可以看出，當(dāng)電價為 0 時， 加氫站與制氫廠之間距離最大能 251.39km，而由于存在著固定成本及人力成本，當(dāng)電價為 0.128 元/Kw·h 時，最大運氫距離下降到 0km。
若未來政策放開對運氫壓強的限制，采用國外成熟的 50MPa 運氫壓強，在氫能總成本為 30 元/kg 的 情況下，電價對最大運氫距離的影響如下圖。與運氫壓強為 20MPa 的情況相比，相同點在于當(dāng)電價超過 0.13 元/Kw·h，即使距離降為 0km，氫能總成本也高于 30 元/kg；而不同點在于當(dāng)相同電價時，50MPa 下 的最大運輸距離為 20MPa 時的 4 倍左右，當(dāng)電價為 0.06 元/Kw·h 時，最大運輸距離達到 610.48km。
中長期來看，結(jié)合管道運輸，電解水制氫優(yōu)勢嶄露頭角。由于電解水綠色環(huán)保，且能將棄風(fēng)棄電重新 利用起來，故長期看好電解水作為制氫的主流方法。而在氫能總成本為 30 元/kg 的情況下，使用管道運輸 能大幅降低運氫成本，最大運輸距離相比使用長管拖車進行運輸向上翻了幾倍。在不同的氫氣利用率下， 不同電價對最大運輸距離的影響如下。
繼續(xù)沿用前文的假設(shè)，下表則展示了在現(xiàn)今狀況下，使用長管拖車作為唯一的運氫方式，不同制氫方 式及不同運輸距離下氫能的總成本。可見在 20MPa 的運輸壓強下，僅有通過工業(yè)副產(chǎn)物制氫的方法才能在 300km 內(nèi)將氫能總成本控制在 30 元/kg。其余的制氫方法的氫能總成本普遍遠高于 30 元/kg，即使是制氫 成本最低的煤氣化制氫，在運輸距離為 50km 時其總成本也達到 30.89 元/kg。
而若在 50MPa 的運輸壓強下，工業(yè)副產(chǎn)物制氫的總成本在運輸距離為 500km 時僅為 22.01 元/kg，而 煤氣化制氫的總成本也能基本控制在 32 元/kg 左右，天然氣制氫總成本大概在 40 元/kg 左右，未來隨著制 氫工藝的改進，有望踏入 30 元/kg 的大關(guān)。
2.3 運氫成本：短期提升儲氫效率，中長期看好管道運輸
2.3.1 短期運氫成本降低需政府放寬儲運壓強的標(biāo)準(zhǔn)
短期來看，由于國內(nèi)氫氣管道發(fā)展較為落后，僅有兩條稍有規(guī)模的管道項目，運氫方式只能選擇技術(shù) 較為成熟的長管拖車。由于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定長管拖車氣瓶公稱工作壓力為 10-30MPa，所以目前國內(nèi)基本使 用 20MPa 的運輸氣瓶，單次能運輸 347kg 的氫氣。如今國外卻大多采用 50MPa 的運輸氣瓶進行裝載，單 次能夠運輸 1000-1500kg，使成本能夠更好地降下來。
當(dāng)運輸壓強為 20MPa 時，小型的加氫站成本并沒有隨著加氫站規(guī)模的增大而下降。但運輸壓強為 50MPa 時，在規(guī)模為 1000kg/d 的加氫站下成本明顯降低，運輸距離同是 400km，加氫站規(guī)模為 500kg/d 的 成本為 7.20 元/kg，而加氫站規(guī)模為 1000kg/d 的成本為 5.25 元/kg。故此得出結(jié)論，長管拖車運輸壓強大的 優(yōu)勢在大型加氫站中更能展現(xiàn)出來。
而隨著技術(shù)的發(fā)展，將來運輸氣瓶的成本會出現(xiàn)一定程度的下降，長管拖車灌充氫氣的時間的下降， 也能使長管拖車式運氫成本降低，但是下降幅度有限。下圖為假定加氫站規(guī)模為500kg/d，運輸距離為100km 時，運輸成本隨氣瓶成本的變動的情況。而在氣瓶成本下降的同時，人工成本的上升也會中和掉科技發(fā)展 帶來的技術(shù)紅利，故長管拖車的運氫成本下降幅度有限。
2.3.2 長期來看，管道運輸仍然是發(fā)展首選
因為管道的總體建設(shè)成本較高，而且是一次性的投入，由《儲運篇，氫氣成本能降到幾何？》中的測 算可知，單位長度的氫氣管道投資額高達 584 萬元/km，2000km 長的管道總投資達到了 116.8 億元。所以 運氫管道的建設(shè)則需要政府進行規(guī)劃及引導(dǎo)。
而由于管道運輸?shù)倪\能較強，在 4MPa 的工作壓力下，年運氫能力能達到 10.04 萬噸。所以管道運氫 成本很大程度上受到需求端的影響。不同運能利用率下，成本的也相應(yīng)的不同。故要降低管道運氫的成本， 首要目標(biāo)是穩(wěn)定需求，將運能盡可能地利用起來。
技術(shù)的發(fā)展也能讓管道建設(shè)的成本降低。在管道低利用率下，成本的降低更為明顯，在利用率為 20% 的情況下，當(dāng)管道建設(shè)成本下降了 50%時，運輸成本從 2.42 元/kg·100km 下降到 1.51 元/kg·100km，下 降了 37.6%。而在利用率較高的情況下，成本的下降幅度較小，大概在 20%左右。
2.4 加氫站的成本可降空間有限
隨著技術(shù)的發(fā)展，加氫站的設(shè)備如壓縮機、加氫機、儲氫罐的費用有一定的下降空間。由上文的測算 可知，一個日加氫能力為 500kg/d 的加氫站的設(shè)備費用是 800 萬元。而設(shè)備費用是加氫站總成本的主要組 成，也是加氫站總成本中唯一存在可降空間的部分，若隨著科技的發(fā)展，設(shè)備的更新?lián)Q代，設(shè)備的成本勢 必會產(chǎn)生下降的跡象，從而使用氫成本進一步降低，但降低的幅度有限。
3.推薦標(biāo)的
3.1 上海氫楓：依托加氫站業(yè)務(wù)優(yōu)勢，積極布局產(chǎn)業(yè)鏈上下游
上海氫楓能源技術(shù)有限公司成立于 2016 年 5 月，公司自成立以來，一直致力于加氫站投資、建設(shè)和 運營的發(fā)展。目前，氫楓能源已建成加氫站 6 座，占中國已建成加氫站數(shù)量的 42.86%，市場份額處于第一 位，成為加氫站建設(shè)行業(yè)的龍頭企業(yè)。2018 年收入超過 2000 萬元，預(yù)計在 2019 年收入超過 1.5 億元。在 當(dāng)前國內(nèi)燃料電池企業(yè)越來越多，專業(yè)從事加氫站行業(yè)公司數(shù)量極少的背景下，氫楓企業(yè)有巨大的發(fā)展?jié)?力。
公司在加氫站投資、建設(shè)、運營三個方面都有所投入。與車輛運營公司等使用端合作，聚焦北上廣等 政策支持較好的地區(qū)，確保自建成的加氫站有固定的使用者；重資產(chǎn)自建結(jié)合輕資產(chǎn)承建加氫站，計劃向 行業(yè)頂級設(shè)計公司和關(guān)鍵設(shè)備供應(yīng)商發(fā)展；建立全面的氫氣管理平臺，橫縱向結(jié)合建立專業(yè)的運營體系。
2019 年，公司在原有加氫站業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游延伸，布局氫氣裝備和鎂基材料氫氣儲運： 設(shè)備制造方面，氫楓能源聯(lián)合如皋政府旗下相關(guān)產(chǎn)業(yè)建立江蘇氫楓能源裝備公司，與荷蘭 SHAPPY 等企業(yè) 簽約共同完成裝備制造；儲運環(huán)節(jié)，氫楓能源與上海交通大學(xué)材料學(xué)院丁文江院士團隊一同合作，共同投 資設(shè)立氫儲（上海）能源科技有限公司，依托上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心的平臺和全球領(lǐng)先的技術(shù)實力，從 事固態(tài)儲氫技術(shù)及產(chǎn)品的研發(fā)、制造和銷售。
3.2 聯(lián)悅氫能：華南最大制氫企業(yè)之一
廣東聯(lián)悅氫能有限公司于 2017 年 6 月 30 日在廣東省云浮市注冊成立。公司是南中國地區(qū)較大的、專 注于氫氣產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售能源氣體公司，擁有行業(yè)先進、領(lǐng)先的設(shè)備和工藝，在制氫、運氫領(lǐng)域擁有較強 的技術(shù)優(yōu)勢和多年積累的豐富經(jīng)驗。公司占地面積 5000 平米，每小時產(chǎn)能可達 1000M3，是華南地區(qū)最大 的氫氣專業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)之一。目前已經(jīng)在江門、贛州、郴州和云浮分別投資建設(shè)了 4 座氫氣工廠。
（報告來源：廣證恒生）
