豪擲千億大搞氫基建，中石化的氫能野望如何“解連環”？
時間:2024-05-05 11:07來源:華夏能源網 作者:劉洋
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近期，瞄準"中國第一氫能公司"的中石化，在氫能基建方面取得了重大進展。
4月10日，中國石化宣布，其烏蘭察布至燕山石化的"西氫東送"輸氫管道納入《石油天然氣"全國一張網"建設實施方案》。該管道將經過內蒙古、河北、北京等3省（市）9個縣區，全長400多公里。
與中石油天然氣摻氫管道不同的是，中石化上述管道，建成后將是中國首條跨省區、大規模、長距離的純氫輸送管道。
中石化該管道還將在沿線多地預留端口，便于接入潛在氫源。也就是說，烏蘭察布至燕山石化輸氫管道未來還將建設支線。
不僅僅是輸氫管道，近年來中石化還在大刀闊斧上馬加氫站。截至目前，中石化已建成氫燃料電池供氫中心11個、加氫站128座。在其"十四五"整體規劃中，目標是建成加氫站1000座。
氫能管道和加氫站均屬于基礎設施建設，十分"燒錢"。粗略匡算，2030年左右，中石化砸向氫能基建網絡的投資將達到上千億元。
那么，中石化如此重金押注，氫能基建真的是一門好生意嗎？
輸氫管道面臨兩大難題
近年來，中國氫能行業快速發展。但是，綠氫項目多集中在風電、光伏豐富的西北、華北地區，在長距離輸氫成本居高不下的情況下，如何將綠氫運送到京津冀甚至是長三角、珠三角地區是一大問題。
目前，長管拖車是長距離氫氣運輸的主要方式。但這種方式成本較高、效率較低，也是造成終端用氫成本高的主要原因之一，極大制約了氫能產業鏈的發展。
解決辦法，一個是將用氫工業大戶往氫能豐富的西北地區遷移，當然，這一過程注定漫長；另一個可行的方式是，建立長距離輸氫管道，以實現較低成本的"西氫東送"、"北氫南送"。
氫氣儲運手段主要包括管道運氫、高壓槽車運氫、液氫、合成氨運氫等幾類。管道輸氫成本約為高壓槽車運氫的1/10，可以將氫氣每百公里運費降到0.5元/千克以下。
目前全球長距離輸氫管道總里程超過5000公里。其中美國是2500多公里，歐洲是1700多公里。中國的輸氫管道建設仍處于起步階段，已建成的輸氫管道共有400公里，幾乎都是化石能源制氫的短距離輸送管道。
初始投資成本格外昂貴，是中國輸氫管道建設緩慢的主要原因。純氫管道建設一般要500萬元/公里，并且面臨建成后能否收回投資成本的問題。
在化石能源制氫、輸氫上，中石化早已積累了較豐富的經驗。其旗下已有金陵—揚子氫氣管道、巴陵—長嶺氫氣輸送管線、濟源—洛陽氫氣管道，最長投運時間約16年。
在"中國第一氫能公司"戰略指引下，近年來中石化的氫能管道建設在明顯加速。
早在2022年，中石化擬投資200億元建設京蒙輸氫管道項目的消息就曾在業界流傳開來。2022年12月，中石化正式立項并向主管部門做了申報。但是，由于涉及項目主體變更等原因，2022年所申報的項目被廢止。
2024年1月11日，中石化重新申報并很快審批通過。該項目一期運力10萬噸/年，并預留了50萬噸/年的遠期提升潛力。該項目還將在沿線多地預留端口，便于接入潛在氫源。這也意味著，未來，中國石化可依托"西氫東送"管道建設更多支線及加氫母站。
目前，管道輸氫有兩種選擇，一是天然氣摻氫管道輸氫；一是純氫管道輸氫。
天然氣摻氫技術是將氫氣以一定體積比例摻入天然氣中，利用現有天然氣管道輸送至終端用戶，隨后直接利用或將氫氣提純后單獨使用。然而，摻氫天然氣若要應用到燃料電池汽車等對氫氣純度要求較高的領域，就必須從天然氣中提純氫氣，這將帶來一筆代價高昂的成本賬。
天然氣摻氫管道輸氫，可利用大量已有天然氣管道，在前期成本占優，但是不利于后續的氫氣多領域應用推廣，這就有了純氫管道輸氫的方案。然而，純氫管道初始投資成本十分高昂，此外，純氫管道還要解決氫脆的問題。
管輸氫氣與油氣管道因介質流動與燃爆特性不同，在工藝設計與安全控制等方面存在明顯差異。在高壓氣態輸送過程中，氫會逐步侵入并滲透鋼材，引發鋼材力學性能下降。
目前氫氣在中國仍屬于危化品管理范疇。考慮到氫脆以及為了達到防爆安全要求，長距離輸氫管道的沿線設計和鋪設就有了較大難度。
由此可見，中石化要想駕馭好"西氫東送"輸氫管道，還是要比經營油氣管道難了很多，成本與安全是兩大難題。
加氫站建設難算"經濟賬"
中石化在純氫管道建設上發力，內蒙古"西氫東送"到燕山石化，除了替代一部分用于煉化環節的灰氫之外，更主要的目的是要為氫車提供純氫。
建加氫站，是中石化在氫能基建上的另一個發力點。4月17日，中石化正式公布了階段性成果，目前已建成氫燃料電池供氫中心11個、加氫站128座，基本覆蓋了"3+2"氫燃料電池示范城市群，成為全球運營加氫站最多的企業。
早在2021年中期業績會上，中石化掌門人馬永生就明確提出了公司"十四五"期間氫能發展思路：一是規劃建設加氫站1000座，加氫服務能力達到20萬噸/年；二是大力發展可再生能源制氫，規劃累計制氫產量超百萬噸；三是聚焦氫能交通領域和綠氫煉化。
雖然，目前中石化距其1000座加氫站的"野望"還很遙遠，但坐擁128座加氫站已經穩居第一了。目前，中國國內加氫站數量總共也才400多座。
中石化加氫站進展不如預期，并非能力不足，應是有意控制投資節奏。就如同純氫管道之于油氣管道，加氫站的建設成本也要比加油站高了好幾個量級——一座加氫站大約要2000萬元的投資成本。
在國家推動建設氫走廊的規劃中，中石化扮演了關鍵角色，目前著力打造的包括渝萬、京津唐、滬嘉甬、濟青、鄭汴洛濮、呼包鄂烏、粵港澳大灣區7個氫走廊重點區域中，前4個走廊已經初步打通，后3個走廊也已有加氫站布局。
中石化氫走廊的建設策略，是要依托高速公路（國道、省道）建設加氫站并連點成線建成加氫干線，以此聯通、激活氫能產業。
今年3月，山東宣布氫能車免收高速費，被視為氫車行業一大利好。
山東氫能高速背后，中石化即為大玩家。早在2021年11月，中石化與山東高速服務開發集團合作，在濟青高速北線淄博南服務區投建了一座加氫站，設計供氫能力500千克/12小時，可滿足50輛氫燃料車加注，這也是國內高速公路服務區首座建成運營的加氫站。
濟青氫走廊之外，截至2023年底，中石化已在浙江已建成10座加氫站，實現"氫能走廊""連點成線"，上海、寧波、嘉興、杭州跨區域氫能物流干線常態化規模化運行具備了條件。
當然，中石化耗資不菲建設起來的加氫站，也面臨著利用率低的嚴酷局面。由于氫燃料汽車普及率較低，國內加氫站的使用率一直非常低，并普遍虧損。
中國氫能聯盟數據顯示，截至2023年末，全國已經建成加氫站428座，主要分布在廣東、山東、河南、河北和浙江。不過，處于運營狀態的加氫站只有274座，占比64%。
有業內人士算過一筆賬，氫氣成本約占加氫站運營成本的70%以上，如果氫源較遠，那么氫氣到站成本高昂，經濟賬肯定算不過來。一個日供氫能力為500公斤的加氫站使用飽和率需達到60%以上，才有可能達到盈虧平衡。
2023年全國兩會期間，億華通董事長張國強披露稱，已獲批的5大城市群、41座城市在四年示范期內，合計計劃推廣約3.5萬輛燃料電池汽車，年均推廣量不足萬臺。
由于過于依賴產業政策的氫能車推不開，加氫站也日子就不好過——缺少需求支撐。未來，無論是中石化已建成的128座加氫站，還是未來計劃建成的1000座加氫站，都要直面嚴酷的經營壓力。
"雞生蛋，還是蛋生雞"的困局
從"西氫東送"輸氫管道，到下游加氫站連點成線建成氫走廊、加氫干線，中石化已經布好一盤大棋。最終要有效盤活這套圍繞氫能的基建網絡，有一個先決條件，那就是要有綠氫。
因為只有綠氫才是未來，如果耗資巨大最終用的還是灰氫就意義大不。"西氫東送"本身，就是旨在利用西北華北豐富、優質的風光資源去制綠氫。
與純氫輸氫管道相配套，中石化烏蘭察布10萬噸/年風光制氫一體化項目（制氫廠部分）也已經獲批。
該制氫項目總投資59.4億元，主要包括新建25個制氫廠房，每個廠房各配置8套電解槽，共計200套1000Nm3/h堿液電解槽電解水制氫裝置、1座6000立方水容積的低壓緩沖罐和約47.6千米中水輸送管線（起點位于商都縣七臺鎮污水處理廠，終點為制氫工廠）。
中石化規劃，"十四五"期內可再生能源制氫產量超百萬噸，這也意味著年綠氫產能至少要達到20萬噸。除了烏蘭察布制綠氫項目，中石化已在新疆庫車建成我國首個年產2萬噸光伏綠氫示范項目，在內蒙古鄂爾多斯正在啟動建設3萬噸/年綠氫項目。
西北綠電制綠氫-輸氫管道"西氫東送"-千座加氫站"連點成線"建成加氫干線、氫走廊，從上至下、環環相扣，這就是中石化完整的"氫能野望"。
這一套完整的氫能戰略，需要巨量的投資。即使不去計算綠氫制造，光是輸氫管道和加氫站建設，其初始投資就將超千億。而既然是環環相扣，那么，如果氫能產業鏈的某一個環節不夠成熟的話，都會影響到其他環節的效益。
其中最關鍵的環節——綠氫制備環節還不夠成熟，是最大難題。
目前氫能仍處于發展初期階段，仍面臨著"雞生蛋、蛋生雞"的困局。綠氫在中國每年4000多萬噸的氫能總產能中，占比尚不足0.1%，35元/公斤的綠氫制備成本還遠不具備經濟性，這就導致綠氫的需求潛力釋放不出來。而沒有綠氫的規模化的應用，就難以降低綠氫的生產成本。
氫能基建也一樣面臨"雞生蛋、蛋生雞"困局。沒有大規模的氫能基建，推廣氫能應用無從談起；可是氫能管道和加氫站又都造價高昂，其能否有效收回成本要看輸氫量與加氫量，而用氫規模還要取決于綠氫制備的成本。
正因綠氫不具經濟性，億華通董事長張國強在今年兩會提案中，建議拓展氫能在儲能、發電、冶金、化工等領域的應用，推動產業規模化發展。同時，張國強還建議，終端氫氣加注價格控制在每千克30元以內，高出部分由政府給予補貼。
實際上，在不考慮加氫補貼的情況下，囊括儲運成本在內，能夠把加氫價格控制在30元/千克以內的，目前只有煤制氫（即灰氫）能夠做到。
綠氫降本難，意味著中國石化這套造價不菲的氫能基建網絡的成本回收將異常艱難。
中石化這套環環相扣的氫能戰略，每個環節之間都有相互加強的內生拉力，輸氫管道要效率運營就要多輸綠氫，這需要上游制氫廠多制綠氫；同時，輸氫通道也要適時擴張、擴容；下游加氫站也是一樣，它要向不同城市擴張，建成的加氫站還要考慮利用率和飽和率。
與其他布局氫能產業的央企相比，中石化的氫能戰略是"大而全"的，涵蓋綠氫裝備制造、制綠氫、氫能基建以及終端用氫等全鏈條。目前，中石化還在燕山石化、廣州石化開展綠氫裝備制造方面的嘗試。4月12日，中國石化在武漢正式揭牌了氫能裝備制造基地。
這樣一套"大而全"的氫能網絡，每個鏈條之間一旦運轉起來就停不下來。其難點還在于，每個鏈條自身都不夠成熟，且還仰賴上下游鏈條的成熟才能夠高效運轉，這就十分考驗中石化的整體把控能力和戰略持續性了。
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