推动交通运输与氢能融合发展的思考龙志刚专栏

　　作者：齐张丽| 河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南交通运输战略发展研究院，河南省交通绿色发展研究中心
　　编辑：齐张丽| 校核：王坤| 审核：龙志刚
　　一、推动交通运输与氢能融合发展必要性
　　交通运输行业属于能源高度依赖性行业，＂双碳＂承诺下，能源清洁化成为大势所趋。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，推动氢能在交通运输领域的发展利用，对于构建清洁、可持续发展的交通能源体系具有重要意义。相比市场主流的燃油车和快速发展的新能源电动车，氢燃料电池车值得推广应用的优势在于，它同时具有燃油车的便捷性和电动车的环保性，在续航、载重、运行环境方面的表现也优于纯电车。氢燃料电池车每使用1kg氢气替代汽柴油可减排10～15kg二氧化碳，加氢时间远短于电动车充电时间，单次续驶里程比电动车更长，且同款车型载重量要高于电动车，同时还能满足重载、低温环境启动等苛刻条件的要求，在中长途运输方面更具有优势。
　　二、交通运输领域氢能发展情况
　　（一）政策方面
　　2021年以来，国家五部委两次印发《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》，初步形成京津冀、上海、广东、河北、河南5大燃料电池汽车政策支持示范城市群。《关于开展2021-2022年度北京市燃料电池汽车示范应用项目申报的通知》、上海市《关于支持本市燃料电池汽车产业发展若干政策》、《广东省加快建设燃料电池汽车示范城市群行动计划（2022—2025年）》等文件印发，将氢燃料电池推广应用提上日程。
　　2020年起，我省陆续印发《河南省氢燃料电池汽车产业发展行动方案》、《河南省氢能产业发展中长期规划（2022~2035年）》、《郑汴洛濮氢走廊规划建设工作方案》等政策文件，提出要以交通领域场景示范为突破口，围绕＂一轴带、五节点、三基地＂郑汴洛濮氢走廊建设，发展氢燃料电池及燃料电池整车核心产业。新乡率先制定出台了《加氢站运营管理办法》《燃料电池汽车运营管理办法》等一系列实施政策，濮阳先后出台《濮阳市支持氢能与氢燃料电池产业发展若干政策》等一系列政策措施，支持氢能产业发展。
　　（二）交通运输领域氢能发展应用情况
　　1 加氢站建设运营情况
　　截至2022年8月15日，我国共建成加氢站260座，在运行加氢站数量248座，分布在26个省级行政区，其中广东、山东、河北分别以39座、27座、24座的保有量位列前三。加氢、加油、加气及充电的综合能源供应站成为发展趋势，新建加氢站中油氢合建站比例在2021年首次突破50%，并在2022年进一步突破60%，制氢加氢一体站建设数量明显增多。新增加氢站的日平均加注能力从300Kg左右增长至900Kg，加氢站日加注能力向1000kg及以上发展趋势明显。
　　2 氢燃料电池汽车推广情况
　　截至2021年底，我国氢燃料电池汽车保有量8938辆，其中物流车占比约60%，公交车占比约25%，其余主要为市政环卫、渣土车等特种作业车以及氢能重卡。据《全国氢燃料电池汽车示范城市群车辆统计与分析报告》，截至2022年4月30日，新能源汽车国家监测与管理平台累计接入氢燃料电池汽车8198辆，其中，京津冀、上海、广东、河北、河南五个氢燃料电池示范城市群累计接入5853辆氢燃料电池汽车，占全国氢燃料电池汽车接入量的71.40%；各示范城市群氢燃料电池汽车累计行驶里程共计16379.10万公里，累计行驶时长共计632.59万小时。
　　图片来源：我爱电车网
　　3 河南省交通运输领域氢能发展情况
　　郑州市2015年建成全省首座加氢站，2018年开通全省首条氢燃料电池客车示范专线，目前已有223台燃料电池公交车投入运营，累计运营里程超过1000万公里。郑州宇通集团作为国内最早开始研发生产燃料电池汽车的整车企业之一，累计在全国推广应用燃料电池汽车458台，运营里程超过3500万公里，并牵头组建了河南省氢能与燃料电池汽车产业研究院；济源至洛阳氢气输送管道2015年全线贯通，洛阳高新实业集团和东旭集团有限公司合作建设的氢能汽车产业园项目落户洛阳市；新乡市氢能产业园与同济大学合作建立＂氢能与燃料电池联合实验室＂，新飞电器集团于今年9月交付投运首批共计115辆氢燃料电池车辆；濮阳已有25台氢燃料电池洗扫车和5台氢燃料电池公交车投入使用，并牵头组建氢能产业联盟，中沁泰康生产的氢燃料电池系统通过国家机动车检测中心测试并实现量产，中原总机石油设备生产的氢燃料电池洗扫车、高压清洗车、勾臂车获工信部认定。
　　三、氢能在交通运输领域推广应用面临的问题挑战
　　（一）＂绿氢＂成本高
　　中国是世界上最大的制氢国，年制氢量约3300万吨，但其中占大头的仍是＂灰氢＂（使用传统化石原料生产的氢气，生产过程仍要排放大量二氧化碳）。使用＂灰氢＂的碳排放水平和直接使用天然气和煤等化石燃料所差无几，无法达到低碳的要求。业界公认的发展方向是＂绿氢＂（使用电解水技术生产的氢气，生产过程中没有二氧化碳产生），但目前＂绿氢＂成本远远高于化石燃料制氢。张轩等人将电解水制氢的成本进行了拆解分析和预测，现有条件下，电解水制氢成本接近30元/kg，其中电耗成本和电解槽的设备折旧分别占到74%和18%，共计占总成本的90%以上。未来，随着光伏产业大规模发展推动电力成本下降，电解槽设备规模化生产、技术升级和工作时长增加摊薄折旧和固定成本，＂绿氢＂生产成本有望大幅下降到可接受的水平。
　　（二）氢燃料汽车使用成本高
　　中远程、中重型商用车是氢燃料电池车辆推广应用领域。张磊等人计算了4.5吨物流车、冷链车、13吨物流车、49吨重卡以及城市公交车，分别采用氢能、柴油和电作为驱动能源情况下的汽车全生命周期拥有成本（主要考虑车辆的购置成本、运营成本以及报废残值，等于购车成本＋能源费用＋维保费用＋人工成本－报废残值）。不考虑购车补贴的情况下，同等配置的柴油车购车成本最低，氢燃料电池车购车成本最高；各类车辆氢燃料电池车全生命周期拥有成本是同类型柴油车的1.5～1.6倍，是纯电动车的1.7～1.8倍。在考虑购车补贴的情况下，氢燃料电池车与同等配置的柴油车、电动车全生命周期拥有成本大幅度缩小。
　　图片来源《氢能在交通领域的应用及燃料电池汽车成本分析》
　　（三）配套氢能基础设施建设滞后
　　加氢站数量是衡量产业发展的重要参考指标，目前我国加氢站数量不足且区域分布不均衡，氢燃料电池车用氢难度大，发展也因此受限。加氢站建设成本高、投入回报率低，目前暂不具备经济效益，推行难度较大。
　　四、推动氢能源在我省交通运输领域应用的举措建议
　　一 做好政策引导，健全金融政策体系
　　目前氢能仍属于政策驱动型而非市场驱动型产业，积极发挥规划引导和政策激励作用，加强产业发展和投资引导，才能有效推动氢能规模化应用。广东、北京、上海、山东潍坊、浙江嘉兴等省市推出多条举措，通过补贴等方式加快加氢站建设和运营和氢燃料电池车辆推广应用。
　　我省现成功申报以郑州为牵头城市的＂1+N+5＂燃料电池汽车示范应用城市群，规划建设郑汴洛濮氢走廊。濮阳市率先出台政策，通过简化土地审批流程、发放建设补贴和运营补贴等方式推动加氢站建设，实施车辆运营补贴、政府优先购置氢燃料电池车辆等措施加快交通领域商业应用，设立氢能产业发展投资基金对氢能企业给予贴息补贴。
　　与此同时，还应推动省级层面和其他地市尽快落实资金，出台相应财政补贴措施，健全绿色金融政策体系，引导和激励金融机构以市场化的方式支持氢能技术开发应用，解决民营企业在参与绿氢体系建设时遇到的融资难、融资贵问题；优先支持将燃料电池汽车作为传统燃料汽车的优先替代选择，纳入政府采购范围；鼓励地市稳慎有序开展氢能技术创新与产业应用示范，逐步布局完善地方氢能产业体系。
　　二 推进氢能在我省交通运输领域的多场景应用
　　立足我省氢能供应能力、产业环境和市场空间等基础条件，推进氢燃料电池商用车应用。深化氢燃料电池车在公交、环卫、城市物流配送等公共服务领域推广力度，拓展氢燃料冷链物流车在郑州、漯河、商丘（河南省唯一入选的2022年国家骨干冷链物流基地）等地的应用，在周口港、航空港、矿区等等运营强度大、行驶线路固定区域试点中重型商用车示范应用。
　　坚持＂先商用后乘用＂的燃料电池汽车产业发展路径，通过商用车规模化发展降低氢燃料电池车购置和运营成本，同时带动氢能基础设施建设，逐步拓展乘用车领域氢能应用。
　　三 适度超前建设我省交通运输氢能供输运体系
　　加氢站是燃料电池汽车补充燃料的场所，是连接氢能利用上下游产业链的关键基础设施，对氢燃料电池车的产业化、商业化具有重要意义。适度超前的加氢站建设能够减少氢燃料电池车或相关产业由导入期进入到成长期的时间。结合河南省综合立体交通网络发展需要，以就近消纳原则布局氢气储运网络，鼓励现有加油（气）站、充电站增加加氢功能，优先在骨干高速公路、国道沿线建设加氢站，选址应尽可能靠近终端用户。
　　重点开展固态储运运输示范、高压气态储氢长管拖车运输，补充开展液氢短途运输示范，根据氢燃料电池车规模化发展程度适时推进管线掺氢输运网络建设，主动争取新型柔性输氢管道建设项目，逐步构建高密度、低成本、多元化的氢能储运体系。
　　四 培育＂高速公路+光伏发电+氢储能＂一体化应用新模式
　　公路沿线光伏开发具有极大潜力，但公路交通系统对光伏发电的消化吸收有限，需要拓展光伏发电其他消纳利用模式。对我省现有交通基础设施所拥有的光资源发电潜力进行评估：我省高速公路年发电量为85.22亿千瓦时，国道及省道道路系统年发电量约为16.53亿千瓦时，合计约103.75亿千瓦时，超过2019年河南省交通运输、仓储和邮政耗电量83.82亿千瓦时。光伏发电传统消纳模式是自发自用余量上网，但随着公路沿线大规模分布式光伏建设，大量光伏发电上网对电网稳定性产生较大影响。
　　将电解氢技术与＂光伏+公路＂集成，探索培育＂高速公路+光伏发电+氢储能＂一体化应用新模式，在拓展绿氢供给渠道的同时，为公路沿线光伏发电的消纳提供了新路径，对保持公路沿线光伏发展的可持续性、推动发展交通+新能源具有重要意义。氢能具有调节周期长、储能容量大的优势，在服务区等区域利用光伏余电开展氢能源综合利用示范，能够有效推动氢能的分布式生产和就近利用。同时还可以因地制宜布局氢燃料电池热电联供系统，利用氢—电转换优势，为周边区域提供电能及高品质热源，助力解决偏远区域能源供给问题。
　　结论
　　交通运输行业是氢能最有可能率先实现规模化应用突破的领域。积极推动氢能在交通运输领域的应用，是推动交通运输行业清洁、可持续发展的重要途径。
　　参考文献：
　　[1]张轩,王凯,樊昕晔,郑丽君.电解水制氢成本分析[J].现代化工,2021,41(12):7-11.DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.12.002.
　　[2]张磊,谢南宏,曹田田,胡铭全,江宁.氢能在交通领域的应用及燃料电池汽车成本分析[J].石油石化绿色低碳,2022,7(04):1-5+30.
　　[3]部分资料来自＂氢云链＂、＂氢能联盟CHA＂公众号推文
　　责编:史健 | 审核:李震 | 总监:万军伟