中美日德四国氢气加注量对比
发布日期：2020/1/20
美国Plug Power公司全球采购总监杜斌曾在《Plug Power公司燃料电池叉车业务发展及国际化战略》演讲中提到：做燃料电池首要考虑的是氢，必须要考虑氢的问题，才能再往下走。
当前，氢能基础设施方面比较敏感和受关注的是各国加氢站的数量和建设速度，研究与顾问公司TrendBank对加氢站实际运营及下游应用进行了综合分析，对比了中、美、德、日四国加氢站的氢气加注量，给业界提供参考借鉴。
▲来源：TrendBank
在加氢站方面，据TrendBank最新数据（截止2020年1月17日），日本加氢站数量全球最多，为116座；德国81座；中国运营56座；美国48座（公开运营，Plug power自建及客户自建站总数超100站，不含在内）；韩国30座。
▲上表数据由TrendBank根据公开资料及实地调研数据整理
在氢气加注方面，TrendBank数据显示，美国氢能领域氢气加注量位居全球第一，为6000吨；紧随其二的是中国，氢加注量2500吨；其次是日本，最后是德国。
从上面两图数据可看出，当前氢气加注量与加氢站数量并不成正比，最主要原因是各国加氢站下游应用的差异化。
接下来，我们从加氢站下游应用分别对各国进行分析对比。
美国
美国拥有全球数量最多的氢燃料电池汽车和氢燃料电池叉车，仅加州运行的氢燃料电池汽车数量就超过7000辆（截止2019年11月），氢燃料电池叉车超过27000辆。氢燃料电池汽车及叉车2019年氢气加注量超6000吨。
美国Plug Power公司是世界最大的燃料电池叉车企业，该公司在北美地区为客户建造的加氢站就有84座，共311台氢加注机。
此外，PlugPower的客户还有25座气体公司代建的加氢站。日均加注超过1万5千次，在高峰期，日加注超过2万5千次，日加氢量超过25吨。
美国的加氢站布局格外瞩目，加利福尼亚州具有最高的集中度，该州的加氢站数量占到了全美加氢站数量的一半以上，已经开放运营的加氢站超过44座（数据来自Cafcp）。
加州的加氢站分为零售加氢站和重型加氢站，不同类型的车辆要在不同类型的加氢站加氢。乘用车使用指定的零售加氢站，公共汽车和卡车各自使用对应的加氢站，二者统称重型加氢站。
根据Cafcp数据显示，加州运营和在建的重型加氢站共7座。公共汽车用加氢站，目前3座正在运营，1座在建；卡车用加氢站，目前有3座在建，公交车及班车数量是40辆左右，还有部分在开发。
▲表1.加州加氢站分类和比例
加州所有的加氢站，要求使用至少33%的可再生氢气。而从2019年开始，要求至少使用40%的可再生氢气。
加州氢能商业理事会目标是确保使用100%的氢燃料在不同的运输方式下，到2030年将脱碳。
加州目前运营的零售加氢站中，已有6座加氢站是利用100%可再生氢气加氢的，剩余使用至少33%的可再生氢气加氢。
除了气态站外，美国还有一些液氢站，其中日本岩谷收购的德国Messar运营的4座加氢站就全部是液氢站。
同时，美国空气化工产品公司和普莱克斯公司是美国两大氢气供应商，美国天然气价格便宜且资源丰富，除了可再生外主要以天然气制氢为主。
美国本土运行的液氢工厂有15座，产能达到204吨/天，另外还有81吨/天的液氢产能来自加拿大，总产能达326吨/天以上，占全球液氢产能85%。
近两年，PRAX、AP、法液空等相继在美国开工建设30吨/天及以上规模液氢工厂，预计2021年美国液氢产能将突破500吨/天。
AP是全球最大液氢供应商，产能将突破190吨/天。
北美5吨以上的大型液氢工厂10座，18吨以上的6座，最大产能64吨每天。
从70年代开始，美国液氢的应用推广到金属加工、浮尘玻璃生产，化学合成和油脂处理，80年代推广到航天飞机、粉末冶金和电子技术行业，液氢民用占据主流。
据不完全统计，目前全球近400座加氢站中，有三分之一以上为液氢加氢站，主要分布在美国、日本、德国、韩国。
中国
中国2019年是全球加氢站建设增速最快的一个国家，截止2020年1月已建成加氢站数量达61座，比2018年底翻了两倍。
不同于美国、日本、德国等，中国加氢站下游主要是以商用车为主，公交巴士、物流轻卡、客车，行驶路线相对固定、行驶里程数高、单次加注量大。
TrendBank根据加氢站运营投用时间、加氢站设计日均加注率、实际加注率等估算出，中国2019年度运营加氢站氢气加注量约2500吨，位居全球第二。
目前，国内各地政府相继发布各项氢能扶持政策，对产业有积极的推动作用，下游应用的拓展，2020年预计氢加注量至少翻一番。
目前，中国运营加氢站中只有两座是使用现场水电解制氢方式，其余均为外部供氢。氢气来源主要是甲醇裂解制氢、工业副产氢提纯（其中又以氯碱副产提纯为多）见下图。
▲来源：TrendBank
加氢站氢气供应商中，国外气体公司占比32%，国内公司占比68%，除气体公司外，部分是氢能源公司。
目前，氢气供应主要以高纯氢供应为主，利用的是原有高纯氢装置富余量，新增装置产能慢慢进入，来源主要为工业副产氢。根据TrendBank预测，可再生能源结合水电解制氢将是未来的发展方向，副产氢利用属于过渡阶段。
日本
日本氢能燃料电池技术研发世界领先，其燃料电池技术专利数世界第一，家庭用燃料电池系统商用化程度较高。
NEDO从1981年开始进行燃料电池研究。同时日本丰田、三洋电机、东芝等公司从20世纪90年代起就开展了燃料电池车整车及动力技术的研发，丰田、本田是氢燃料电池车的先驱。
日本加氢站下游应用以乘用车为主，本土车型有丰田Mirai、本田Clarity，日本氢燃料电池乘用车数量目前是3492台，加氢站116座，车站比是30台车/HRS，乘用车百公里耗氢在1kg左右，日本2019年加氢站氢气加注量约200吨左右，2018年约150吨。
日本构建氢能源社会的具体市场目标是2020年氢气市场规模达4000吨，FCV保有量4万台，加氢站数量160座，2030年氢气市场规模30万吨，FCV保有量80万台，FC巴士1万台。
从日本政府的氢能路线图来看，因受本土自然资源限制，日本更倾向于从海外进口氢，因此，日本氢能社会发展战略目标首先布局建立海外氢能供给体系。
一方面是为控制能源成本；
另一方面是为保证使用零排放的清洁氢燃料。
海外零碳制氢方式主要选择以下两种：其一是利用海外廉价褐煤制氢，其二是在可再生能源禀赋条件较好、发电成本较低的国家和地区，采用水电解制氢。
目前，日本计划利用澳大利亚褐煤和中东天然气为原料制氢，川崎重工正在与澳大利亚政府联合开发。
海外氢能供给体系最大的难点就是储运，大规模从海外长途运输并非易事，氢燃料必须转换为能源载体才便于储运，能源载体的开发利用是日本政府的十大战略创新工程之一。
目前，日本液化氢技术已开始投入实际应用，川崎重工利用过去制造天然气船的经验开发出液化氢专用船，下海试验已获得成功。
2016年11月，该船获国际海事机构 （IMO）关于液化氢运输船安全标准规范的初步认证，2019年载有液氢的船只下水，2030年实现液化氢船运的商业化运营。
日本千代田化工成功开发出一种高效的氢分离催化剂，采用甲基环己烷方式从文莱试运到日本，原计划2020年实施，2025年进行商业化推广，2019年新闻报道已经开始实施。
日本国内氢能主要来源于炼油厂回收富氢气体制氢，日本全国各地根据自身情况，因地制宜制氢：
丰田通商在北海道苫前町利用风电制氢，再采用MCH法储运，供当地车站使用；
东北电力在仙台利用太阳能制氢，再采用储氢合金储运；
三菱化工在福冈利用污泥制氢，供附近的加注站使用；
丰田汽车在横滨市利用风电制氢，供附近仓储企业的铲车使用；
山口县周南市是个著名的化工城市，利用苛性碱工厂的副产气制氢；
北海道钏路市利用小水电制氢，为当地农业生产供电供热等。
德国
H2 Mobility网上展示了德国加氢站数量变化及氢气需求的变化，2016年氢气需求量为2吨/月，随着加氢站数量的增多，氢气需求量也在同步，截至2020年1月，德国加氢站运营数量是81座，氢气需求量在8吨/月，最高时可以达到10吨/月，全年累计氢加注量在100吨左右。
▲图片来源于网络
德国目前氢燃料电池车数量在750辆左右，大多数为氢燃料电池乘用车，品牌众多，除丰田Mirai、现代NEXO外，还有欧系品牌奔驰、宝马等的氢燃料电池乘用车。
全球第一辆氢燃料电池动力列车也在德国投入商业服务，代号为CORADIA iLint的氢燃料电池动力列车于2018年9月16举行开幕式，9月17日投入运行，目前已经运营超过12个月。
ALSTOM官方消息称，总共将建造14辆氢燃料电池列车给LNVG，从这开始，德国就设定了成为全球氢能领域领大国的目标。
从6月下旬推出“氢战略”，到7月中旬绿党议员起草制氢文件，再到8月初宣布增加氢能科研资金，德国政府正在不遗余力推动氢能发展。
彭博社汇编数据显示，截至目前，德国经济部先后宣布为20个实验室提供氢能技术研发专项资金。未来3-4年，20个实验室每年将获得1亿欧元，用于研究可供商业化应用的氢能新技术。其中，长期依赖煤炭且正进行结构转型地区的实验室，每年还可额外获得2亿欧元的补贴。
据了解，这20个实验室主要以电转气技术研发为主，该技术包括电转氢气和电转甲烷，德国当前有十几个电转气试点项目正在运行，德国能源署还为此设立了专门的试点项目信息追踪平台。
德国能源署指出，政府很看好一个位于下萨克森州由本土3家输电系统运营商联合开展的装机100兆瓦的“电转气工厂试点项目”，预计于2022年上线，旨在收集和重新分配来自北海的海上风电，并将其转化为氢气。
总结
作为中国最早关注并研究氢能领域的一家研究与顾问公司，TrendBank通过对国外主要发达国家氢能领域的对比了解，中国正在走一条适合中国的有中国特色的氢能发展之路，比如氢能下游应用主要发展商用车，未来将拓展到重卡、船舶等领域。
当然，发达国家发展氢能的做法也值得我国学习，如：
美国加州成立了California FULL CELL PARTNERSHIP，在cafcp.org网站上，可获得最新的加州加氢站建设信息、详细加氢站情况以及车情况等，信息集中度高；
日本有专门的氢能主管部门，机构协会有日本新能源产业技术综合开发机构NEDO、燃料电池商业化促进委员会FCCJ、氢供给利用技术协会HYSUT、日本加氢站网络合同会社JHYM等机构；
德国2015年成立了由法国液化空气集团、戴姆勒、林德、OMV、壳牌和道达尔六家石油、天然气和汽车公司联合组建的H2 Mobility，意在建立连接德国主要地区的全国性加氢网络，目标是400座，前100座将在不考虑氢燃料车的保有情况无条件建成。
来源:势银能链
