程一步 

　　在石化行業(yè)中，氫氣既是石油煉制和石油化工的副產品，又是石油煉制和石油化工加氫工藝過程的重要原料。隨著我國原油資源日趨重質化、劣質化，產品加工深度和無害化要求不斷提高，以及化工向下游的精細化發(fā)展進步，氫氣原料的作用愈顯重要，噸原油加工氫耗呈上升趨勢。

　　利用石化資源和技術支持氫能生產與供應

　　石化行業(yè)氫氣主要來自裝置副產和制氫設施。副產氫氣主要有重整副產氫、乙烯裂解副產氫等，此外，加氫裝置的低壓分離氣、焦化干氣等煉油廠富氫氣體，采用PSA吸附等提濃技術可提濃氫氣。制氫設施主要有天然氣或煉廠干氣作為原料的甲烷蒸汽轉化制氫。近年來，煤制氫工藝由于氫氣成本較低也建設較多。煉油廠主要氫氣來源見表1。

　　初步測算，2017年我國石化行業(yè)共加工原油約5.68億噸，消耗氫氣約900萬噸，其中重整副產氫約占40%，其余為天然氣制氫、乙烯副產氫、煤制氫及其他。

　　石化企業(yè)在支持氫能生產與供應上有以下幾方面優(yōu)勢。

　　首先，具有制氫、用氫經驗及分布廣泛的氫源優(yōu)勢。石化行業(yè)具有數百萬噸級制氫能力，企業(yè)分布在國內各地且均具備制氫能力和經驗，可以為未來氫能利用提供氫源。

　　其次，具備利用加油站改造為加氫站優(yōu)勢。2018年我國已有超過10萬座加油站，其中，中國石化、中國石油兩大集團的加油站分別為3.06萬座、2.14萬座，分別占比29%、20%;民營加油站約5萬座，占比47%;中國海油、中化、中外合資等其他加油站合計約4200座，約占4%。加油站約有一半為石化企業(yè)所有，未來可利用這些加油站改造為加氫站，可節(jié)約大量站用土地征地費用。

　　再次，具有強大的專業(yè)研發(fā)實力優(yōu)勢。國有石化企業(yè)擁有數量眾多、科研實力雄厚的研究單位，在制氫、氫儲運、儲能技術和材料等研發(fā)上具有優(yōu)勢。

　　石化企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務面臨四大問題

　　根據全國氫能標準化技術委員會《中國氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書》(2016)研究結論，我國近期、中期、長期氫能產業(yè)發(fā)展目標如下：

　　近期：2020年，可用于氫能利用的氫氣產能規(guī)模達到720億立方米/年(648萬噸/年)，其中可再生能源制氫示范項目和工業(yè)副產含氫氣體回收氫氣產能規(guī)模達到10億～15億立方米/年;基本建成與美國、日本等發(fā)達國家同等完善水平的標準規(guī)范體系;在京津冀、長三角、珠三角、武漢等氫能與燃料電池產業(yè)發(fā)達地區(qū)*實現氫能汽車及加氫站的規(guī)?；茝V應用，建成小規(guī)模的氫基礎設施網絡，加氫站總數達100座以上;固定式燃料發(fā)電達到20萬千瓦，燃料電池運輸車輛達到1萬輛;在京津冀、長三角等地區(qū)，示范應用用戶側熱電聯(lián)供(CHP)氫利用系統(tǒng)。氫能產值目標3000億元。

　　中期：2030年，可用于氫能利用的氫氣產能規(guī)模達到1000億立方米/年(900萬噸/年)，其中清潔和低碳制氫產能規(guī)模達到200億立方米/年;馳放氣等工業(yè)副產含氫氣體回收利用效率大幅提高，產能規(guī)模達到100億立方米/年;累計建成3000千米以上氫氣長距離輸送管道;擴大加氫站的覆蓋面，重點構建沿高速公路的加氫站點，連接重點區(qū)域，如形成京滬廣氫能高速公路，燃料電池車輛保有量達到200萬輛，加氫站總數達1000座以上，初步形成與燃料電池車輛保有量相匹配的供氫網絡;在京、滬、廣等重點區(qū)域推廣氫能軌道交通;固定式燃料電池發(fā)電規(guī)模達到10000萬千瓦，其中分布式發(fā)電規(guī)模達到5000萬千瓦。氫能產值目標10000億元。

　　長期：2050年，加氫站服務區(qū)域覆蓋全國氫能產業(yè)發(fā)達地區(qū)，參照加油站分布狀況及要求，完成高速公路加氫站布局;燃料電池車輛保有量達到1000萬輛。氫能產值目標40000億元。

　　從表2可以看出，未來氫能源產業(yè)鏈市場規(guī)模較大，石化企業(yè)可以利用自身優(yōu)勢，在氫能產業(yè)鏈中占有部分市場。

　　石化企業(yè)發(fā)展氫能業(yè)務面臨四大問題。

　　首先，介入氫燃料電池和加氫站業(yè)務較晚，不掌握先發(fā)優(yōu)勢，缺乏相關技術支撐。由于過去長期從事傳統(tǒng)石油化工業(yè)務，石化企業(yè)介入氫燃料電池和加氫站業(yè)務較晚，不具備先發(fā)優(yōu)勢。目前還未形成有優(yōu)勢的關鍵技術，缺乏技術支撐。如對石化企業(yè)而言，目前在可再生能源發(fā)電、電解水制氫、混輸氫、加氫站運營建設等方面尚缺乏經驗。

　　其次，產業(yè)鏈發(fā)展面臨的風險較高。目前氫能產業(yè)處于導入期，產業(yè)尚不具備經濟性，需要依靠國家和地方的補貼。全產業(yè)鏈流程較長，上中下游發(fā)展不均衡。如終端應用技術開發(fā)進程影響上游資源供應，提供氫氣和加氫服務的石化企業(yè)難以把握。產業(yè)鏈發(fā)展面臨的風險較高。

　　再次，國外專業(yè)公司覬覦國內市場。目前，國際上大的氣體公司如美國Air Products公司、法國Air Liquide公司、德國Linde公司、日本巖谷公司等，都對氫能基礎設施建設非常重視。據不完全統(tǒng)計，截至2018年底，全球加氫站數目達到369座，其中Air Products 公司、Air Liquide公司和Linde公司建設的加氫站占全球加氫站總量的60%左右，是當前氫能基礎設施建設的主力軍。這些國外專業(yè)公司將是未來石化企業(yè)在制氫、輸氫、加氫業(yè)務方面的強勁競爭對手。

　　*后，國內同行競爭。根據初步研究，目前我國年產氫氣超過2000萬噸，其中約50%用于生產合成氨和甲醇。我國當前煤化工工業(yè)具有強大的制氫基礎，制氫富余量較大，這些企業(yè)均有可能與石化行業(yè)供氫業(yè)務形成競爭關系。如國家能源集團(原神華集團)已經建成的80臺煤氣化爐，若用來為燃料電池車輛供應氫氣，則每年可生產氫氣400萬噸，可以為4000萬輛車提供動力。國家能源集團已制定氫能產業(yè)規(guī)劃，根據其規(guī)劃，國家能源集團擬把氫能產業(yè)打造成支撐其建成世界*清潔能源企業(yè)的重要板塊。為了推進其氫能發(fā)展戰(zhàn)略落地，國家能源集團正在著力探索建立氫氣從制取到應用的全產業(yè)鏈，參與產業(yè)投資和技術研發(fā)，其產業(yè)投資擬包括氫能的制備、氫能儲存和運輸，加氫、供氫設施;技術研發(fā)擬包括制氫技術、儲運氫技術、燃料電池技術等。

　　利用自身優(yōu)勢發(fā)展氫能業(yè)務

　　目前新能源汽車的發(fā)展很快，對石化行業(yè)的影響日趨明顯。根據有關研究，如果按照規(guī)劃2020年新能源汽車保有量達到500萬輛計算，預計將替代汽油435萬噸，汽油替代率為2.9%;2025年將替代7.4%的汽油;2050年后新能源汽車保有量突破1億輛時，將替代27.6%的汽油，屆時整個成品油的替代率也將上升到14.2%，必將嚴重影響傳統(tǒng)交通油品生產和銷售。石化企業(yè)要密切跟蹤新能源汽車的發(fā)展動態(tài)，特別是關鍵技術的突破，超前謀劃石油產業(yè)鏈的轉型與調整，應該積極滲透、適時介入新能源汽車產業(yè)鏈，尤其是氫能產業(yè)鏈。

　　國家《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃(2016–2030年)》中已對氫能與燃料電池技術創(chuàng)新提出了要求：①研究基于可再生能源及先進核能的制氫技術、新一代煤催化氣化制氫和甲烷重整/部分氧化制氫技術、分布式制氫技術、氫氣純化技術，開發(fā)氫氣儲運的關鍵材料及技術設備，實現大規(guī)模、低成本氫氣的制取、存儲、運輸、應用一體化，以及加氫站現場儲氫、制氫模式的標準化和推廣應用。②研究氫氣/空氣聚合物電解質膜燃料電池(PEMFC)技術、甲醇/空氣聚合物電解質膜燃料電池(MFC)技術，解決新能源動力電源的重大需求，并實現PEMFC電動汽車及MFC增程式電動汽車的示范運行和推廣應用。③研究燃料電池分布式發(fā)電技術，實現示范應用并推廣。石化企業(yè)可發(fā)揮主業(yè)依托優(yōu)勢，重點開展相關工作。

　　第一，開發(fā)新技術實現大規(guī)模、低成本、高效、低污染制氫。目前化石原料制氫技術成熟，在其他制氫技術尚不成熟階段，可作為過渡性的制氫方式，但需重點解決投資成本高、污染嚴重和碳排放量大等問題。生物質制氫原料來源廣泛，屬于可再生能源，應用前景光明，但產氫速率慢和效率低是*大的局限。電解水制氫是制備高純度氫氣的*主要來源，盡管技術成熟、工藝簡單，但由于采用直接電解方式，綜合考慮發(fā)電效率，能量轉化效率不具備競爭優(yōu)勢。光解水制氫利用取之不盡的太陽能，未來工業(yè)化應用潛力巨大，需要在光能利用效率和產氫速率等方面有所突破;如能充分利用可見光的能量進行水解制氫，將極大提升光能利用效率和產氫速率。高溫熱解水制氫原理簡單，但實用性不強，高溫設備、氫氧分離和分解效率都是目前的瓶頸。熱化學循環(huán)水分解制氫可耦合核能、太陽能甚至是工業(yè)廢熱進行高效制氫，每一步反應條件溫和，理論上不會排放任何污染物，若能在高溫耐腐蝕材料等方面實現突破，將是*有希望實現工業(yè)化規(guī)模應用的技術方式。石化企業(yè)近期應開發(fā)低能耗、低排放化石原料制氫技術，如在煤資源、水資源和環(huán)境許可地區(qū)開展煤制氫的業(yè)務，為石化企業(yè)提供低成本氫源的同時，為附近氫設施提供氫氣;中長期應開發(fā)可再生能源制氫技術，如可以利用現有的油氣田作業(yè)區(qū)，發(fā)展可再生能源制氫、發(fā)電聯(lián)產，實現可再生能源和低成本制氫的耦合。

　　第二，建設運輸、加油(氣)/充電/加氫一體化運營網絡。目前氫燃料汽車推廣應用*大的障礙之一就是氫氣運輸困難和加氫站嚴重不足。石化企業(yè)可利用天然氣管線、加油站和加氣站網絡遍布全國的優(yōu)勢，一方面可以利用現有天然氣管網混輸利用棄風、棄光等制取的氫氣供應市場，另一方面可以依托現有加油站建立多功能加油、加氣、充電、加氫站一體化站，既滿足氫能發(fā)展需要，又可降低油品銷售下降對石化企業(yè)帶來的負面影響。

　　第三，加強與氫能產業(yè)鏈相關的汽車輕量化等領域新材料開發(fā)。輕量化是新能源汽車發(fā)展的必然要求和方向，合成樹脂基材料開發(fā)與應用技術的創(chuàng)新是汽車輕量化的關鍵所在，包括新型高強度、低密度輕質材料的開發(fā)和輕質零件的制備等，石化企業(yè)可在未來汽車輕量化等領域新材料的發(fā)展中開發(fā)高性能合成樹脂材料有所作為。如開發(fā)新型儲能技術、電池材料，加強碳纖維、工程塑料、復合材料等高強度、低成本汽車輕量化材料開發(fā)，加強汽車制造用高端化學品(材料)開發(fā)，例如密封材料、輪胎材料、車身外部與內飾材料、窗玻璃材料、大燈材料、發(fā)動機周邊材料及涂料等。

　　第四，加強氫能利用領域科研基礎研究。石化企業(yè)應加強與氫能應用相關的基礎研究工作。如新材料領域應加強極性單體共聚技術、碳纖維復合材料技術、石墨烯改性技術、聚烯烴彈性體、發(fā)泡聚烯烴、特種合成橡膠、特種工程塑料等的研究，發(fā)展基于分子調控的高性能合成材料工藝，在未來材料發(fā)展中占得先機。氫燃料電池領域著重關注儲能技術和燃料電池的研究，特別是氫燃料電池，爭取在質子交換膜、儲氫材料等關鍵技術上取得突破，實現產業(yè)化。氫能相關標準領域積極參與氫能相關標準的制定，把握技術發(fā)展方向，掌握市場競爭的主動權。

　　第五，加強與日本、美國、德國等發(fā)達國家氫能利用方面的合作。目前日本在燃料電池各主要技術領域處于*的*地位，而且技術*為全面。美國在燃料電池技術方面具有較強的研究實力，從專利技術來看，美國的專利數量排名第二(美國*在燃料電池技術進行了研究并成功應用，但是近年來其專利數量被日本超越)。從燃料電池專利申請數量來看，德國排名第三。我國相關技術還有較大差距。石化企業(yè)可選擇與日本、美國、德國等*企業(yè)深入交流合作，借鑒國外的燃料電池和氫能技術發(fā)展經驗，推動氫能技術產業(yè)化進程，確保技術競爭力。(作者單位：經研院)