程一步 

　　在石化行業中，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。

　　石化企業在支持氫能生產與供應上有以下幾方面優勢。

　　首先，具有制氫、用氫經驗及分布廣泛的氫源優勢。石化行業具有數百萬噸級制氫能力，企業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所有，未來可利用這些加油站改造為加氫站，可節約大量站用土地征地費用。

　　再次，具有強大的專業研發實力優勢。國有石化企業擁有數量眾多、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上具有優勢。

　　石化企業發展氫能業務面臨四大問題

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

　　近期：2020年，可用于氫能利用的氫氣產能規模達到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副產含氫氣體回收氫氣產能規模達到10億～15億立方米/年;基本建成與美國、日本等發達國家同等完善水平的標準規范體系;在京津冀、長三角、珠三角、武漢等氫能與燃料電池產業發達地區*實現氫能汽車及加氫站的規模化推廣應用，建成小規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，示范應用用戶側熱電聯供(CHP)氫利用系統。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模達到200億立方米/年;馳放氣等工業副產含氫氣體回收利用效率大幅提高，產能規模達到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、廣等重點區域推廣氫能軌道交通;固定式燃料電池發電規模達到10000萬千瓦，其中分布式發電規模達到5000萬千瓦。氫能產值目標10000億元。

　　長期：2050年，加氫站服務區域覆蓋全國氫能產業發達地區，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，未來氫能源產業鏈市場規模較大，石化企業可以利用自身優勢，在氫能產業鏈中占有部分市場。

　　石化企業發展氫能業務面臨四大問題。

　　首先，介入氫燃料電池和加氫站業務較晚，不掌握先發優勢，缺乏相關技術支撐。由于過去長期從事傳統石油化工業務，石化企業介入氫燃料電池和加氫站業務較晚，不具備先發優勢。目前還未形成有優勢的關鍵技術，缺乏技術支撐。如對石化企業而言，目前在可再生能源發電、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，產業鏈發展面臨的風險較高。目前氫能產業處于導入期，產業尚不具備經濟性，需要依靠國家和地方的補貼。全產業鏈流程較長，上中下游發展不均衡。如終端應用技術開發進程影響上游資源供應，提供氫氣和加氫服務的石化企業難以把握。產業鏈發展面臨的風險較高。

　　再次，國外專業公司覬覦國內市場。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。這些國外專業公司將是未來石化企業在制氫、輸氫、加氫業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具有強大的制氫基礎，制氫富余量較大，這些企業均有可能與石化行業供氫業務形成競爭關系。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規劃，根據其規劃，國家能源集團擬把氫能產業打造成支撐其建成世界*清潔能源企業的重要板塊。為了推進其氫能發展戰略落地，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鏈，參與產業投資和技術研發，其產業投資擬包括氫能的制備、氫能儲存和運輸，加氫、供氫設施;技術研發擬包括制氫技術、儲運氫技術、燃料電池技術等。

　　利用自身優勢發展氫能業務

　　目前新能源汽車的發展很快，對石化行業的影響日趨明顯。根據有關研究，如果按照規劃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%，必將嚴重影響傳統交通油品生產和銷售。石化企業要密切跟蹤新能源汽車的發展動態，特別是關鍵技術的突破，超前謀劃石油產業鏈的轉型與調整，應該積極滲透、適時介入新能源汽車產業鏈，尤其是氫能產業鏈。

　　國家《能源技術革命創新行動計劃(2016–2030年)》中已對氫能與燃料電池技術創新提出了要求：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，開發氫氣儲運的關鍵材料及技術設備，實現大規模、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電技術，實現示范應用并推廣。石化企業可發揮主業依托優勢，重點開展相關工作。

　　第一，開發新技術實現大規模、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，綜合考慮發電效率，能量轉化效率不具備競爭優勢。光解水制氫利用取之不盡的太陽能，未來工業化應用潛力巨大，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。熱化學循環水分解制氫可耦合核能、太陽能甚至是工業廢熱進行高效制氫，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*有希望實現工業化規模應用的技術方式。石化企業近期應開發低能耗、低排放化石原料制氫技術，如在煤資源、水資源和環境許可地區開展煤制氫的業務，為石化企業提供低成本氫源的同時，為附近氫設施提供氫氣;中長期應開發可再生能源制氫技術，如可以利用現有的油氣田作業區，發展可再生能源制氫、發電聯產，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。石化企業可利用天然氣管線、加油站和加氣站網絡遍布全國的優勢，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，既滿足氫能發展需要，又可降低油品銷售下降對石化企業帶來的負面影響。

　　第三，加強與氫能產業鏈相關的汽車輕量化等領域新材料開發。輕量化是新能源汽車發展的必然要求和方向，合成樹脂基材料開發與應用技術的創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和輕質零件的制備等，石化企業可在未來汽車輕量化等領域新材料的發展中開發高性能合成樹脂材料有所作為。如開發新型儲能技術、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，加強汽車制造用高端化學品(材料)開發，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、發泡聚烯烴、特種合成橡膠、特種工程塑料等的研究，發展基于分子調控的高性能合成材料工藝，在未來材料發展中占得先機。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。石化企業可選擇與日本、美國、德國等*企業深入交流合作，借鑒國外的燃料電池和氫能技術發展經驗，推動氫能技術產業化進程，確保技術競爭力。(作者單位：經研院)