氢涌南上海
21世纪经济报道 王雪，曹恩惠 上海报道
作为主要“源头”的化工区如何给上海提供源源不断的气源？
回忆起半年前的一场签约仪式，上海化学工业区管委会经发处处长陈震依然激动，“活动效果出人意料，上海市氢能上中下游产业链知名企业几乎都来了，可以看出大家对化工区及这个项目的期许。”
今年3月1日，上海氢能保障基地项目签约仪式在上海化学工业区（下称化工区）举行。在这场签约仪式上，化工区携手法国液化空气集团（Air Liquide）、申能集团打造上海最大规模氢能保障基地的定位再次得到明确。
化工区地处上海市南翼，杭州湾北岸。在今年6月份发布的《上海市氢能产业发展中长期规划（2022—2035年）》中，金山和宝山被赋予了上海氢气制备和供应保障基地的重要角色，并竭力打造 “南北两基地、东西三高地”的氢能产业空间布局。这其中，南部又以化工业区为制氢主力军。
“位于上海南部的化工区将成为上海氢气供给关键的源头。”上海市经信委智能制造处处长韩大东接受21世纪经济报道记者采访时表示，“我们鼓励上海化工区综合利用工业副产氢，也要引导化工企业转变用能方式，拓展富氢原料来源。”
《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020）》曾给出测算：叠加化工领域需求，2025年上海市的氢气需求量为25.6万吨至29.94万吨，2030年全市氢气需求为31.21万吨至32.44万吨。
作为主要“源头”的化工区如何提供源源不断的气源？
三条路径浮出水面
化工区有四大生产工业副产氢的“巨头”，分别是上海化学工业区气体有限公司（以下简称工业气体）、上海华林工业气体有限公司（以下简称华林气体）、上海赛科石油化工有限责任公司（以下简称赛科）、上海氯碱化工股份有限公司（以下简称氯碱化工），四家企业每年氢气实际产量合计12.9万吨。
正是这些副产氢让化工区成为上海氢能产业链主要的供给端。今年7月份上海市人民政府发布《上海瞄准新赛道促进绿色低碳产业发展行动方案（2022—2025年）》再次明确——化工区是氢能供应源头，要求上海化工区形成多元化氢源供给模式，加快新能源材料、氢气储运材料、燃料电池材料等技术的孵化与应用。
“现在上海所产的氢气是远远不够的。宝山那边产的氢气都不一定够宝武用，临港五年内要建14座加氢站，一天用氢38吨，这主要靠化工区来解决。” 上海舜华新能源系统有限公司总工程师阮伟民在接受21世纪经济报道记者采访时表示出担忧。
那么，化工区如何保障氢气供应？
“化工区是巨头云集，四大制氢源头企业都有外资或国资加持，还有民营企业积极参与，技术过硬，也不断在氢气制造上增量扩产。目前各路资本也在角逐，希望能进入这个平台。而化工区将自身放在整个上海市战略发展中考量，定位于绿色化工，因此我们将把氢能作为自身的重点发展方向。”陈震在接受21世纪经济报道记者采访时表示，“为了保障化工区成为综合性的氢能供应基地，我们制定了三条路径，第一条路径是依托园区优势制取工业副产氢，第二条路径是拓展富氢能源制氢，第三条路径是根据发展需要为外购液氢并提供相关配套基础设施。”
从现状看，化工区每年氢气实际产量还需满足自身工业生产需求，比如氯碱化工自用所产氢气的50%。因此，为了满足上海到2025年所需的氢气量，增量扩产成为必要的选择。
例如，21世纪经济报道记者了解到，工业气体计划在2023至2024年度新增两套HYCO装置，届时每年将增加约4.97万吨的氢气产量。
根据上海化学工业区发展有限公司投资发展部主管王明明估算，“‘十四五’期间，化工区氢气供应量将逐渐上升，到2025年最多可达到16.9万吨的供应，此外，化工区还在推进富氢能源项目，届时园区的制氢能力将得到进一步的提升。”
基于对未来上海市燃料电池车用氢需求，化工区携手法国液化空气集团、申能集团打造上海最大规模的氢能保障基地的计划应运而生。
“这个项目将集聚园区可用的氢气资源进行提纯制氢，目前处于土地收储阶段，我们会尽快推进项目的落实。”陈震告诉21世纪经济报道记者，“一期投用后日冲装能力将达24吨，将为上海甚至周边地区的燃料电池汽车用氢提供支撑。”
需指出的是，工业副产氢虽然在短期内承担了供给的主要任务，但并非发展氢能的长久之选。“副产氢有两个好处，一个是价格低廉，另一个是变废为宝，把原本可能弃掉的副产气体通过一定的工艺制成氢气。”在阮伟民看来，“长久地发展，不能指望工业副产氢。一方面是产量有限，另一方面存在断供的可能性，制取绿氢是未来发展的方向。”
不过，上海可再生能源较为匮乏，需要“借力打力”。陈震认为，西部地区有大量的光伏能源，可以在当地制氢，通过甲醇、氨这些载体运到化工区，再把氢气托付出来。“一方面，甲醇、氨这些化工产品是化工区需要的，物料平衡在化工区最有优势，另一方面，制氢的基础设施都是涉危涉化的，只能在化工区做。”
阮伟民提出了另一种解决方案，“长途运输的运费成本太高，最好的办法是把西部地区发的电，用超高压、特高压电网运送到上海，在上海本地进行电解水制氢。”
运送“六个9”高纯氢气
化工区提出的一条保障氢能供应的路径是，把其他地方的液氢运到上海。
“可以采用陆地运输，也可以采用船舶运输，这涉及液氢罐区、码头等基础设施的建设，这些是化工区的优势。”陈震表示。
影响氢气使用成本的一个关键因素便是储运成本。公开资料显示，目前氢气管速车的操作压力基本上是20MPa，满载氢气的质量仅约为200至300公斤，但氢气整体利用率约为75%至85%，这意味着降低储运成本迫在眉睫。
上海浦江特种气体有限公司（简称浦江气体）在降低储运成本方面不断尝试。据悉，化工区以浦江气体为代表，正在形成一支专门做副产工业氢提纯、压缩、运输的企业力量。
“我们主要是拓宽鱼雷管束车的装载量。现在储运以高压气体为主，主要取决于容积，当前容积逐步向37立方米发展，这意味着运输量增加了1.7倍。”上海浦江特种气体有限公司销售经理李宗云告诉21世纪经济报道记者，“原来一车能运200到300公斤的氢气，现在可以运送500公斤左右的氢气，节省了很多成本。”
李宗云表示，“如果把原本20MPa的压力容器提升到30MPa，压力越大意味着压缩的氢气越多，车满载量也会越大，也能节省成本，这就需要产业链上做压力容器的公司努力。”
不仅如此，储运液氢也是降低成本的方式。行业数据显示，液氢的体积是气态氢的1/800，单台液氢运输罐车可净运输4000公斤氢气。相对于高压气态氢的运输，大大提高了运输效率。但是，长距离运输液氢需要解决液氢不断气化、压力升高等问题。
整体来看，储运依旧是当前限制氢能产业发展的主要瓶颈之一。所幸的是，储运环节正在吸引越来越多的企业入局，共克难题。
氢气使用的另一个需要关注的问题的纯度。然而，目前许多用氢企业不太关注氢气的质量。阮伟民告诉21世纪经济报道记者，“目前有个现象是把氢气‘拉到篮子里就是菜’，这是不对的。我们要关注氢气的质量，如果氢气除杂不完善，里面含有的硫、甲醛、一氧化碳等杂质对质子交换膜会有破坏性影响，也会导致电堆过早地损坏。”
事实上，早在2019年一份有关氢气纯度的国标就已正式实施。这年7月1日，《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》国家标准正式实施，规定了燃料电池汽车用氢纯度、氢气中杂质含量等，明确氢气的纯度达到99.97%以上，总硫含量在0.004μmol/mol以下，甲醛含量在0.01μmol/mol等。
“有些工业副产氢的纯度或杂质含量达不到燃料电池用氢标准，就需要对此进行提纯。”李宗云对21世纪经济报道记者表示，“我们会把副产氢提纯到99.99%甚至六个九的纯度，然后再加压到20MPa的储氢容器中，最后以鱼雷管束车的形式运送到各个用气点，比如加氢站或需要做燃料电池系统电堆试验的企业。”
另一种方式是工业副产氢源头公司自主将氢气提纯处理供给下游客户。如2019年在化工区建设的上海最大加氢母站——驿蓝加氢站，使用的就是华林气体自产自提纯的氢气。
据悉，驿蓝加氢站一天加氢能力达5吨，主要以长管拖车的方式将氢气运送到长三角一带的加氢站及用氢企业。
“我明确要求上游供氢单位要提供符合燃料电池汽车使用的氢气，不符合规范我不用。”作为驿蓝加氢站的负责人阮伟民，他告诉记者，目前为了确保氢气的纯度，上海市场监管局和上海住建委燃气事务管理中心会定期到加氢站抽样检查。
让燃料电池汽车跑起来
当前，化工区不仅扮演氢气制取的角色，也在为终端应用提供场景。2022年8月4日，上海城市群启动第一批100辆示范应用燃料电池汽车，化工区将于9月在园区穿梭巴士上开展示范应用燃料电池汽车的试点运行。
“示范运行的燃料电池汽车在园区内可以加氢，不仅能节省运行成本，也能有示范效应。”陈震告诉21世纪经济报道记者，“在当前上海燃料电池汽车示范应用城市群建设的重要战略时间窗口，燃料电池汽车一定要跑起来，只有跑才知道究竟能跑多远，才知道燃料电池系统相关材料能不能达到预期的效果。”
据21世纪经济报道记者了解，多个氢能产业链下游产品应用企业正在和化工区谈合作，比如做副产氢能分布式发电、电解槽、内燃机等装备测试、研发的企业。
“加氢需要在特定的场景内，这一场景化工区能满足。目前有很多氢能中下游企业在跟园区以及园区企业谈合作，部分项目与产业链已经深度合作，有的是直接联系，有的是间接。”陈震对21世纪经济报道记者表示。
不仅如此，化工区在融入终端应用时计划从自身做起，将来根据需要示范应用燃料电池的重卡和公交。
据悉，化工区物料运输是重中之重，每年生产两千多万吨化工品，其中大部分要使用重卡运出去，一天需要用400至500辆重卡。
“我们的化工品运送的目的地基本都在化工园区，不少化工园区也在制氢。如果可以把现在的重卡换成燃料电池汽车，出发点和目的地两头加氢，既能解决行业运送的需求，也能把氢能互联互通起来。”陈震表示，化工区也正在为燃料电池商用车的示范运行表明了态度。“第一枪非常关键，谁来跑？我们园区的穿梭巴士可以换成氢燃料电池汽车先做示范，持续性地跑起来，有什么问题或困难大家在一起协调好，跑出行业关心的效果或数据。”
陈震也指出，“现在有的地方氢气销售价格偏高，用户积极性不高，主要原因之一是使用成本高。化工区在氢气价格上有优势，主动推动企业先跑起来，而且经济账也能算好，关键是能让社会看到燃料电车运营的绿色环保、安全可靠、持续稳定。”
据介绍，化工区80%的员工上下班都靠班车，仅一家大型化工公司的班车就达到了50辆，整个园区约有300辆通勤班车。“如果把全区的通勤车全示范应用起来，再推广到周边的公交车，将会有非常大的推动效果。”陈震说。
除了为氢能产业终端应用提供场景，化工区也在为研发氢能产业链所需材料而努力。2019年底，上海国际化工新材料创新中心正式启动，目标建成化工新材料的产业聚集地和创新策源地。
据悉，储氢瓶使用的碳纤维、燃料电池系统及核心零部件使用的催化剂、隔膜料、碳纤维等研发或生产项目都与化工区洽谈或合作。
“材料的国产化至关重要，我们先吸引跨国公司来做，同时培育本土企业、支持协助应用示范，还开放场景、支持自主创新，打好组合拳，这样对产品的自主化发展及降本才能起到关键作用。”陈震告诉21世纪经济报道记者。
“虽然我们的关键核心零部件比如双极板、膜电极做到了国产化，但其中的原材料，比如催化剂、碳纸等还是需要进口，但国产化指日可待。”爱德曼氢能源装备有限公司副总裁徐真在接受21世纪经济报道记者采访时认为。
“原材料市场很需要，但有的产品市场不大，大家不愿意做，这种情况下需要给支撑。因此，化工区打造国际新材料创新中心，给需要的团队提供平台，给需要的材料提供载体。” 陈震强调，“化工区就是要抢占时间窗口，把能做的尽快做起来、能示范应用的抓紧动起来，把产业链完整起来，为上海发展氢能产业提供支撑，发挥好自己的服务战略发展功能。”
（作者：王雪，曹恩惠 编辑：张伟贤）
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