豪掷千亿大搞氢基建，中石化的氢能野望如何“解连环”？
时间:2024-05-05 11:07来源:华夏能源网 作者:刘洋
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近期，瞄准"中国第一氢能公司"的中石化，在氢能基建方面取得了重大进展。
4月10日，中国石化宣布，其乌兰察布至燕山石化的"西氢东送"输氢管道纳入《石油天然气"全国一张网"建设实施方案》。该管道将经过内蒙古、河北、北京等3省（市）9个县区，全长400多公里。
与中石油天然气掺氢管道不同的是，中石化上述管道，建成后将是中国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道。
中石化该管道还将在沿线多地预留端口，便于接入潜在氢源。也就是说，乌兰察布至燕山石化输氢管道未来还将建设支线。
不仅仅是输氢管道，近年来中石化还在大刀阔斧上马加氢站。截至目前，中石化已建成氢燃料电池供氢中心11个、加氢站128座。在其"十四五"整体规划中，目标是建成加氢站1000座。
氢能管道和加氢站均属于基础设施建设，十分"烧钱"。粗略匡算，2030年左右，中石化砸向氢能基建网络的投资将达到上千亿元。
那么，中石化如此重金押注，氢能基建真的是一门好生意吗？
输氢管道面临两大难题
近年来，中国氢能行业快速发展。但是，绿氢项目多集中在风电、光伏丰富的西北、华北地区，在长距离输氢成本居高不下的情况下，如何将绿氢运送到京津冀甚至是长三角、珠三角地区是一大问题。
目前，长管拖车是长距离氢气运输的主要方式。但这种方式成本较高、效率较低，也是造成终端用氢成本高的主要原因之一，极大制约了氢能产业链的发展。
解决办法，一个是将用氢工业大户往氢能丰富的西北地区迁移，当然，这一过程注定漫长；另一个可行的方式是，建立长距离输氢管道，以实现较低成本的"西氢东送"、"北氢南送"。
氢气储运手段主要包括管道运氢、高压槽车运氢、液氢、合成氨运氢等几类。管道输氢成本约为高压槽车运氢的1/10，可以将氢气每百公里运费降到0.5元/千克以下。
目前全球长距离输氢管道总里程超过5000公里。其中美国是2500多公里，欧洲是1700多公里。中国的输氢管道建设仍处于起步阶段，已建成的输氢管道共有400公里，几乎都是化石能源制氢的短距离输送管道。
初始投资成本格外昂贵，是中国输氢管道建设缓慢的主要原因。纯氢管道建设一般要500万元/公里，并且面临建成后能否收回投资成本的问题。
在化石能源制氢、输氢上，中石化早已积累了较丰富的经验。其旗下已有金陵—扬子氢气管道、巴陵—长岭氢气输送管线、济源—洛阳氢气管道，最长投运时间约16年。
在"中国第一氢能公司"战略指引下，近年来中石化的氢能管道建设在明显加速。
早在2022年，中石化拟投资200亿元建设京蒙输氢管道项目的消息就曾在业界流传开来。2022年12月，中石化正式立项并向主管部门做了申报。但是，由于涉及项目主体变更等原因，2022年所申报的项目被废止。
2024年1月11日，中石化重新申报并很快审批通过。该项目一期运力10万吨/年，并预留了50万吨/年的远期提升潜力。该项目还将在沿线多地预留端口，便于接入潜在氢源。这也意味着，未来，中国石化可依托"西氢东送"管道建设更多支线及加氢母站。
目前，管道输氢有两种选择，一是天然气掺氢管道输氢；一是纯氢管道输氢。
天然气掺氢技术是将氢气以一定体积比例掺入天然气中，利用现有天然气管道输送至终端用户，随后直接利用或将氢气提纯后单独使用。然而，掺氢天然气若要应用到燃料电池汽车等对氢气纯度要求较高的领域，就必须从天然气中提纯氢气，这将带来一笔代价高昂的成本账。
天然气掺氢管道输氢，可利用大量已有天然气管道，在前期成本占优，但是不利于后续的氢气多领域应用推广，这就有了纯氢管道输氢的方案。然而，纯氢管道初始投资成本十分高昂，此外，纯氢管道还要解决氢脆的问题。
管输氢气与油气管道因介质流动与燃爆特性不同，在工艺设计与安全控制等方面存在明显差异。在高压气态输送过程中，氢会逐步侵入并渗透钢材，引发钢材力学性能下降。
目前氢气在中国仍属于危化品管理范畴。考虑到氢脆以及为了达到防爆安全要求，长距离输氢管道的沿线设计和铺设就有了较大难度。
由此可见，中石化要想驾驭好"西氢东送"输氢管道，还是要比经营油气管道难了很多，成本与安全是两大难题。
加氢站建设难算"经济账"
中石化在纯氢管道建设上发力，内蒙古"西氢东送"到燕山石化，除了替代一部分用于炼化环节的灰氢之外，更主要的目的是要为氢车提供纯氢。
建加氢站，是中石化在氢能基建上的另一个发力点。4月17日，中石化正式公布了阶段性成果，目前已建成氢燃料电池供氢中心11个、加氢站128座，基本覆盖了"3+2"氢燃料电池示范城市群，成为全球运营加氢站最多的企业。
早在2021年中期业绩会上，中石化掌门人马永生就明确提出了公司"十四五"期间氢能发展思路：一是规划建设加氢站1000座，加氢服务能力达到20万吨/年；二是大力发展可再生能源制氢，规划累计制氢产量超百万吨；三是聚焦氢能交通领域和绿氢炼化。
虽然，目前中石化距其1000座加氢站的"野望"还很遥远，但坐拥128座加氢站已经稳居第一了。目前，中国国内加氢站数量总共也才400多座。
中石化加氢站进展不如预期，并非能力不足，应是有意控制投资节奏。就如同纯氢管道之于油气管道，加氢站的建设成本也要比加油站高了好几个量级——一座加氢站大约要2000万元的投资成本。
在国家推动建设氢走廊的规划中，中石化扮演了关键角色，目前着力打造的包括渝万、京津唐、沪嘉甬、济青、郑汴洛濮、呼包鄂乌、粤港澳大湾区7个氢走廊重点区域中，前4个走廊已经初步打通，后3个走廊也已有加氢站布局。
中石化氢走廊的建设策略，是要依托高速公路（国道、省道）建设加氢站并连点成线建成加氢干线，以此联通、激活氢能产业。
今年3月，山东宣布氢能车免收高速费，被视为氢车行业一大利好。
山东氢能高速背后，中石化即为大玩家。早在2021年11月，中石化与山东高速服务开发集团合作，在济青高速北线淄博南服务区投建了一座加氢站，设计供氢能力500千克/12小时，可满足50辆氢燃料车加注，这也是国内高速公路服务区首座建成运营的加氢站。
济青氢走廊之外，截至2023年底，中石化已在浙江已建成10座加氢站，实现"氢能走廊""连点成线"，上海、宁波、嘉兴、杭州跨区域氢能物流干线常态化规模化运行具备了条件。
当然，中石化耗资不菲建设起来的加氢站，也面临着利用率低的严酷局面。由于氢燃料汽车普及率较低，国内加氢站的使用率一直非常低，并普遍亏损。
中国氢能联盟数据显示，截至2023年末，全国已经建成加氢站428座，主要分布在广东、山东、河南、河北和浙江。不过，处于运营状态的加氢站只有274座，占比64%。
有业内人士算过一笔账，氢气成本约占加氢站运营成本的70%以上，如果氢源较远，那么氢气到站成本高昂，经济账肯定算不过来。一个日供氢能力为500公斤的加氢站使用饱和率需达到60%以上，才有可能达到盈亏平衡。
2023年全国两会期间，亿华通董事长张国强披露称，已获批的5大城市群、41座城市在四年示范期内，合计计划推广约3.5万辆燃料电池汽车，年均推广量不足万台。
由于过于依赖产业政策的氢能车推不开，加氢站也日子就不好过——缺少需求支撑。未来，无论是中石化已建成的128座加氢站，还是未来计划建成的1000座加氢站，都要直面严酷的经营压力。
"鸡生蛋，还是蛋生鸡"的困局
从"西氢东送"输氢管道，到下游加氢站连点成线建成氢走廊、加氢干线，中石化已经布好一盘大棋。最终要有效盘活这套围绕氢能的基建网络，有一个先决条件，那就是要有绿氢。
因为只有绿氢才是未来，如果耗资巨大最终用的还是灰氢就意义大不。"西氢东送"本身，就是旨在利用西北华北丰富、优质的风光资源去制绿氢。
与纯氢输氢管道相配套，中石化乌兰察布10万吨/年风光制氢一体化项目（制氢厂部分）也已经获批。
该制氢项目总投资59.4亿元，主要包括新建25个制氢厂房，每个厂房各配置8套电解槽，共计200套1000Nm3/h碱液电解槽电解水制氢装置、1座6000立方水容积的低压缓冲罐和约47.6千米中水输送管线（起点位于商都县七台镇污水处理厂，终点为制氢工厂）。
中石化规划，"十四五"期内可再生能源制氢产量超百万吨，这也意味着年绿氢产能至少要达到20万吨。除了乌兰察布制绿氢项目，中石化已在新疆库车建成我国首个年产2万吨光伏绿氢示范项目，在内蒙古鄂尔多斯正在启动建设3万吨/年绿氢项目。
西北绿电制绿氢-输氢管道"西氢东送"-千座加氢站"连点成线"建成加氢干线、氢走廊，从上至下、环环相扣，这就是中石化完整的"氢能野望"。
这一套完整的氢能战略，需要巨量的投资。即使不去计算绿氢制造，光是输氢管道和加氢站建设，其初始投资就将超千亿。而既然是环环相扣，那么，如果氢能产业链的某一个环节不够成熟的话，都会影响到其他环节的效益。
其中最关键的环节——绿氢制备环节还不够成熟，是最大难题。
目前氢能仍处于发展初期阶段，仍面临着"鸡生蛋、蛋生鸡"的困局。绿氢在中国每年4000多万吨的氢能总产能中，占比尚不足0.1%，35元/公斤的绿氢制备成本还远不具备经济性，这就导致绿氢的需求潜力释放不出来。而没有绿氢的规模化的应用，就难以降低绿氢的生产成本。
氢能基建也一样面临"鸡生蛋、蛋生鸡"困局。没有大规模的氢能基建，推广氢能应用无从谈起；可是氢能管道和加氢站又都造价高昂，其能否有效收回成本要看输氢量与加氢量，而用氢规模还要取决于绿氢制备的成本。
正因绿氢不具经济性，亿华通董事长张国强在今年两会提案中，建议拓展氢能在储能、发电、冶金、化工等领域的应用，推动产业规模化发展。同时，张国强还建议，终端氢气加注价格控制在每千克30元以内，高出部分由政府给予补贴。
实际上，在不考虑加氢补贴的情况下，囊括储运成本在内，能够把加氢价格控制在30元/千克以内的，目前只有煤制氢（即灰氢）能够做到。
绿氢降本难，意味着中国石化这套造价不菲的氢能基建网络的成本回收将异常艰难。
中石化这套环环相扣的氢能战略，每个环节之间都有相互加强的内生拉力，输氢管道要效率运营就要多输绿氢，这需要上游制氢厂多制绿氢；同时，输氢通道也要适时扩张、扩容；下游加氢站也是一样，它要向不同城市扩张，建成的加氢站还要考虑利用率和饱和率。
与其他布局氢能产业的央企相比，中石化的氢能战略是"大而全"的，涵盖绿氢装备制造、制绿氢、氢能基建以及终端用氢等全链条。目前，中石化还在燕山石化、广州石化开展绿氢装备制造方面的尝试。4月12日，中国石化在武汉正式揭牌了氢能装备制造基地。
这样一套"大而全"的氢能网络，每个链条之间一旦运转起来就停不下来。其难点还在于，每个链条自身都不够成熟，且还仰赖上下游链条的成熟才能够高效运转，这就十分考验中石化的整体把控能力和战略持续性了。
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