中美三種主流高壓氫氣、液氫、水電解制氫加氫站建設成本分析

加氫站是連接上游氫氣和下游燃料汽車用戶的紐帶,是大規模發展燃料電池車的基本條件。

目前,我國加氫站的利用率約為40%,未來市場規模提升後,利用率有望達到70%

全球加氫站發展現狀及相關政策

近些年,世界各國相繼出臺各種促進氫能源產業發展的政策。我國地方政府積極規劃氫能源產業建設,出臺各類補貼政策,部分地區給出100-500萬元的加氫站建設補貼。

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▲海外氫能源政策分佈圖

此外,全球加氫站數量持續增長。據統計,截至2019年底,全球加氫站保有量接近450座。

其中,日本加氫站116座,處於全球領先地位,德國緊隨其後,擁有加氫站81座;美國目前運行的加氫站為63座;

值得注意的是,中國加氫站數量迅速增加,截至2020年1月已建成63座;此外,韓國加氫站保有量30座。由於中、韓兩國市場快速成長,2019年亞洲加氫站數量首次超過了歐洲地區。

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▲全球加氫站數量統計(座)

建造一個加氫站需要多少錢

不同類型的加氫站建造成本差異較大,我國建設的加氫站以高壓氫氣加氫站為主,造價大約在1500萬元,近期有所下降。

成本下降主要源於規模化建設以及採用新的設計和技術提高效率這裡將給出三種主流加氫站的建設成本,並分別進行討論。

總體上,加氫站建成所需的與設備相關的費用約為160萬美元,考慮投入使用前所需的調試費用、工程設計費用、管理費用、建築施工費用等其他費用,總成本將超過200萬美元。

1、外供氫高壓氫氣加氫站

對於外供高壓氫氣加氫站來講,壓縮機、儲氫瓶以及加氫及冷卻系統是最核心的成本構成部分,約佔加氫站投資總量的50%,其中加氫及冷卻系統成本佔比最高,約佔22%。

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▲美國外供氫高壓氫氣加氫站建設成本構成

當前,我國使用最多的是外供氫高壓氫氣加氫站。這類加氫站核心設備國產化程度較高,能夠使用我國自主研發的儲氫裝置、壓縮設備、加註設備、站控系統等。成本方面,壓縮機佔總成本較高,約30%。

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▲國內外供氫高壓氫氣加氫站


2、外供氫液氫加氫站

由於液氫需要保持低溫,需要使用低溫型壓縮機和儀用空壓機,價格是高壓氫氣站的2.93倍,約佔總投資成本的28%。

此外,其他系統價格和建設費用也遠高於高壓氫氣站。總體來看,液氫站建設成本比高壓氫氣站成本高30.8%

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▲美國外供氫液氫加氫站建設成本構成

3、站內水電解制氫加氫站

站內製氫加氫站較外供氫加氫站多了制氫設施,這類加氫站實現了制氫與加氫一體化,雖然造價高於外供氫氣加氫站,但省去了長途運輸氫氣的費用。

制氫裝置是這類加氫站中成本最高的組件,例如水電解站使用的是電解裝置,成本約佔加氫站總投資40%。

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▲美國站內水電解制氫加氫站建設成本組成

國內部分加氫站投資情況

我國早期建造的加氫站設計的加註壓力多為35Mpa,主要原因是我國燃料電池車以商用車為主,如客車、專用車、物流車等,這類車需要35Mpa的加註壓力,而小轎車需要70Mpa的加註壓力。

目前,新建的加氫站開始出現了35/70Mpa並存的加註壓力設計,這類加氫站不僅可以給商用車加氫,還可以服務於乘用車。

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總的來看,成本下降主要源於規模化建設以及採用新的設計和技術提高效率。我們對加氫站最核心的三大部件進行規模化估計:

  • 壓縮機需求量增加到100套/年時,部件總成本能夠較目前下降56%,核心部件直接生產成本有望降低82%;
  • 儲氫系統年需求量達到100套時,成本大約可降低8.5%;
  • 加氫系統年需求量達到500套時,成本可下降30%-35%。

由此,我們推算,未來加氫站降本空間在30%-40%左右。

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▲加氫站核心部件降本空間

中美加氫站運營比對

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▲中美加氫站情況對比


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▲中、美加氫站使用加註壓力對比


結論

我國加氫站建設屬於快速上升期,2020年有望實現建設100座加氫站的目標。

加氫站可以平衡電網負荷,有助於可再生能源電力消納,未來有望和可再生能源發電站形成生態鏈。

加氫站初始投資大,地方政府度高關注,紛紛出臺了補貼政策,鼓勵加氫站建設。未來,有望出臺更加細化的支持政策,推動加氫站發展。

加氫站所需零部件國產化程度較高,建設規模化後,成本下降短期內可實現。


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