原标题：中国原创智能加氢站---建设以智能加氢站为核心的可再生能源制氢的数字化氢能供应链，替代化石能源加快实现“碳中和”工作目标
来源：天氢智能加氢站平台
引言：“碳达峰与碳中和”定调为国家级绿色发展战略，是今后很长一段时期的工作重点；开启第三次能源革命，支撑第四次工业革命，关系着国家的命脉，引起社会各界高度重视，纷纷加大对新能源的投资力度。 “碳中和”是全球级别的共同目标，一些发达国家都将其作为绿色新政，重视绿色能源技术的研发与投入，其政策背后就是能源革命、能源安全、能源责任三大内在驱动力，我国不可避免的与这些发达国家展开激烈竞争，这将是一场国运之战。 回顾能源发展史：从柴薪→煤炭→化石能源、油气→可再生能源、发电与制氢→到氢气，总是从高碳向低碳乃至无碳方向发展，其能量密度反过来看：氢气→3.4倍油气→6.8倍煤炭→1000倍柴薪；每次工业革命的兴起，都会引起能源革命，都会带来巨大的社会变革和商业机会，形成无数个新兴产业，推动人类文明社会的进步，这次以氢能为主的能源革命，将是大气雾霾、气候变化问题的终结者。 国际局势动荡，我国过渡依靠油气资源进口安全不可持续的矛盾更加突出，已经达到了“警戒红线”，这也是我国大力推广新能源汽车的根本原因，目前，潍柴动力大功率氢燃料电池已经量产，意味着氢燃料电池商用车即将量产，为可再生能源制氢提供了用氢环节。 我国水电、风电、光伏发电装机容量均位居世界首位，可再生能源装备制造业领跑全球，提供了优质的制氢环节，“中国优势”明显，这种优势如何再次发扬光大，需要一项技术突破后加以引领如同第一名片“中国高铁”基础设施建设一样，可作为第二名片走出国门，在世界各地布局，争取更多的氢能源市场份额以销售更多的氢燃料电池汽车，使得中国的可再生能源装备和燃料电池汽车在世界各地开花结果； 绿色能源科技革命是抢占国内外能源转型的制高点、掌握能源安全主动权、确保我国能源长久安全的战略保障。 全球应对气候变化，一致举措是“全球-中央-地方”自上而下推动“碳中和”； 氢能是人类的终极能源，取之不尽用之不竭，发展氢能源产业是作为能源结构调整和实现“碳中和”的重要手段；目前全世界认可最有效的方法是：用可再生能源发电与制氢替代化石能源，全过程零排放，即在能源生产（上游制氢）环节中用可再生能源发电与制氢，在能源消费（下游用氢）环节将不断扩大电气化、氢能化应用（纯电动汽车与氢燃料电池汽车并行发展），推动能源转型升级，我们争取做到在全世界各地复制与推广具有中国自主知识产权的氢能供应链； 早在几年前，日本丰田、韩国现代燃料电池汽车就批量生产了，但是，大面积推广起来遇到的困难是：与燃料电池汽车配套的加氢站基础设施建设难于逾越，这也是全球举世公认的世界性难题；几年来，全球各地建设的加氢站总数才几百座，建设速度太慢，只能呈个位数线性增长，加氢站这一技术瓶颈解决不了，可再生能源制氢替代化石能源将是一句空话。 当前的加氢站采用的是几十年来20MPa长管拖车对应的天然气能源领域的压缩天然气（CNG）加气站的非常成熟的老技术路线，包括现在的法规，道路运输压力还限定在20MPa以内的老规矩当中，一个新事物出来，采用成熟的老技术路线与其配套过渡，避免技术上的冒险与失误，符合正常思维，做得对；但是，没有想到的是：由于氢气非常轻，暴露出一些缺点，这些缺点还非常严重，严重程度影响到了加氢站基础设施建设的商业价值，没有了商业价值，谁还在建设与推广呢？具体在储运氢气和加注氢气这两个环节； 储运环节采用20MPa长管拖车储运氢气，该拖车自重25吨只能装载200-300公斤氢气，返程空载剩余压力一般为4-6MPa，还有大约30%的氢气没有用完；这种运输方式，运送压缩天然气（CNG）尚可，但是，运送20MPa的压缩氢气就非常不经济了；往返运送氢气其实是在运送自身长管钢瓶“大铁疙瘩”，有效负载太小，运输燃油消耗过大，运输距离大于50公里，运输成本就成倍增加了，使得加氢站销售的氢气价格就没有了经济性和竞争力。 20MPa长管拖车储运氢气到对应的加氢站，还需要将20MPa的氢气再次加压到45MPa充装到站内储氢瓶组中，供加氢机使用，需用动力电源和动力设备即压缩机配套，这是一种有动力的加氢站，所涉及的设备和工艺步骤繁多，其工艺流程为：20MPa长管拖车→卸气柱→压缩机（三相动力电源配电房配套）→PLC站内监控系统→气体分配器→站内45MPa储氢瓶组→降温器→加氢机→35MPa燃料电池汽车。 当来站加氢气的车辆增多时，会有车辆排队等候现象，这是由于站内45MPa高压氢气不够时，需要启动压缩机抽取长管拖车上的20MPa或20MPa以下的氢气再次加压到45MPa，属于现场加压、现场加注的工艺流程，应对不及时的时候，会有加注氢气中断现象的发生，影响加注氢气效率；这种现象在天然气加气站汽车加注高峰时会经常发生，如果压缩机排气量或站内储氢瓶组储氢量比较小，这种现象会更加严重；从整个氢能供应链上看，中间加注环节存在中断、拥堵、不顺畅现象，严重影响上下游制氢、用氢匹配。 有动力的加氢站，一项重要指标就是日加氢量，日加氢量受压缩机和站内储氢瓶组技术参数的限制，有日加氢量为200、500、1000、2000公斤等不同规格的加氢站，其造价也不一样； 这样的有动力的加氢站将来还存在着设备重复更新与淘汰的诟病，严重影响总体投资的经济效益； 当下游用氢环节的燃料电池汽车日益增多时，日加氢量由1000公斤的加氢站需要增加到2000公斤的时候，只有两种办法： 如果，日加氢量为2000公斤加氢站，再次增加日加氢量，还是重复上述两种办法更新与替换，如此下去，投资陷入了一个恶性死循环，不能自拔，赚点钱都陷入到设备更新当中了；显然，现在各地已经建成的加氢站，氢气运输成本、投资折旧待摊成本都很高，网上调查公布，其年运营成本就达百万元级别以上，都难以实现赢利，这是毋容置疑的事实；
现在有动力的加氢站就是一个典型的小型工厂，设备工作噪音很大，占地面积也很大，特别是压缩氢气的工作量，比上游制氢厂负担还重；对氢气压缩做功，由于氢气导热性能好，氢气压力升高快，温度升高也快，流速也加快，氢气“一好三快”秉性会有与金属管道静电摩擦产生燃烧、爆炸的可能性；同时，所涉及的设备及工艺步骤越多，氢气泄漏点就越多，安全隐患就越多（国外韩国、美国已有加氢站发生爆炸事故），一次燃烧、爆炸安全事故，就能把一个企业或一个行业毁掉，这样的加氢站就是有更多的人员维护，还不一定能确保百分之百安全，安全始终是一个非常严重的问题，值得大家考虑与重视； 一个日加氢量为1000公斤的加氢站，投资是千万元级别以上的；一个日加氢量为4000公斤的加氢站，投资相对于1000公斤的加氢站数倍增加； 几年后，压缩机磨损设备更新与替换，以前的投资就浪费了；这样的加氢站就是赔本赚吆喝，严重影响投资者的信心和资金投入； 全世界各国加氢站基础设施建设都遇到这样的难题，谁在这方面有所突破，谁就抢占巨大的氢能源商机，抢先在世界各国布局，引领世界能源最新潮流。
马克思在《资本论》中说过，困难与解决困难的方法同时存在，我们几十年来在天然气能源领域的工作经验，特别是LNG和CNG加气站上的技术积累，让我们率先找到了解决困难的方法，熟知未来氢能源也必走液化氢气和压缩氢气之路，最先进行了专利布局，迎接氢能源商机的到来。二、发明了以智能加氢站为核心的可再生能源制氢的数字化氢能供应链。 上游（可再生能源发电、电解水）制氢与压缩（或液化）氢气→储运氢→加氢站→下游用（储备与消耗）氢四个环节构成氢能源供应链，这四个环节本身内部也是循环的，即上游可再生能源循环发电、循环电解水制氢、循环压缩、循环储运氢气、循环加注氢气，下游燃料电池汽车（车上的储氢瓶）循环储氢与耗氢发电满足汽车循环上路行驶之目的； 这四个环节循环，实际上构成了上游制氢和下游用氢大循环相互匹配的氢能供应链，简化就是：制氢→储运→加氢→用氢八个字；透过现象看本质，就是（可再生能源发电、电解水）制氢→用氢（燃料电池汽车上的储氢瓶储存氢气）相互对应与匹配，也可以说我们重新构建了一个可再生能源循环储（氢）能体系，即用千家万户的（燃料电池汽车的）储氢瓶来储存上游的可再生能源；如果这个体系中四个环节非常畅通，中间的储运、加氢环节增加的成本不多，具有可复制性，那么，这个体系就能大规模推广起来，实现可再生能源制氢替代化石能源之目的。 这里，我们先着重解决加氢站简单、安全、高效的问题，可以到达大规模复制的技术效果，这点非常重要；需要从制氢、储运环节全盘考虑，我们在储运环节，不用20MPa长管拖车，改用50MPa的储氢瓶（Ⅳ型瓶）组拖车（这个也符合国家的发展政策，《中国氢能与燃料电池白皮书》中有这样的技术路线加以推荐，要求在五年内推广实施）；把加氢站压缩工艺步骤放在上游制氢环节里完成，上游工厂化大规模对氢气一次性加压到位即50MPa，提高了压缩机的设备利用率和工作效率，反而降低了压缩氢气成本，用50MPa储氢瓶组拖车储运氢气，并与加氢机构成智能无动力加氢站，满足35MPa燃料电池汽车加满氢气的要求；同样的技术原理，将来用95MPa储氢瓶组拖车满足70MPa燃料电池汽车加满氢气的要求； 我们发明了一种算法，解决了加氢站（50-35）/50=30%的加注氢气效率问题（技术上很多人对此不理解，我们会面对面答疑，讲到没有任何疑问为止），这是我们的核心技术和商业秘密，具体硬件还包含三个授权专利产品，分别为：一种加气机和由其构成的加气站，授权专利号：200910141153.7；一种车载储气瓶组拖车，授权专利号 201410060518.4；一种车载储气瓶组拖车式加气站，授权专利号201410097130.1；可以构成固定式加氢站和移动式加氢站，涵盖了加注氢气的各种应用场景； 三个授权专利限定了大于23MPa或25MPa储氢瓶组拖车的氢气压力范围，即专利权的保护范围； 也就划分出了两种加氢站，一种是现有20MPa长管拖车对应的动力加氢站； 一种是大于23MPa或25MPa的优选50MPa或95MPa储氢瓶组拖车对应的智能加氢站； 即使智能加氢站增加动力设备也在无动力加氢站的专利保护范围内。 这样，市场上就这两种加氢站，供人们选择；智能加氢站是未来唯一的一种加氢站建站方式，我们现在才开始宣传，慢慢被人们所认识。 我们知道加油站是化石能源的唯一终端，全球的加油站的设备和工艺流程与操作方式都是一样的，才能复制与推广起来，所有柴油、汽油的贸易与结算都在加油站内完成，是典型的一次投资终身受益的项目，即一个加油站可以无数次对同一个或不同的客户加油赚钱，投资加油站看重的是其增值潜力，现实生活当中，加油站的估值会随着时间的推移会愈来愈高的； 同样的道理，未来加氢站也是氢能贸易与结算的场所，商业地位非常重要，对所有的投资者有巨大的吸引力，未来全世界都会采用我们的智能加氢站设备，因为，智能加氢站只有一种设备即加氢机，是目前唯一达到了与现在的加油站一样简单、安全、高效具有大规模复制性的技术效果。 储氢瓶组拖车上的储氢瓶采用Ⅳ型瓶，碳纤维缠绕，重量轻，50MPa、95MPa道路运输用的储氢瓶，国外已经生产出来了，已经非常成熟了，我们采购现成的50MPa储氢瓶，组装做成储氢瓶组拖车可以装载1150公斤氢气，总重没有超过20吨，运送距离远，可以达到200公里，不影响其经济性。 国内有担当的大国企也看出氢能商机，早就攻克了碳纤维缠绕储氢瓶所需的48K大丝束碳纤维生产难题，现已上马开始生产，不久的将来，Ⅳ型储氢瓶，会大幅度降价以满足市场需求，这是我们国家未来在氢能领域领先全球的一个基础。 智能加氢站操作人员只需完成插、拔加氢枪动作，按键加气即可，无需人工干预；储氢瓶组拖车和加氢机，通过物联网连接，在加氢机电脑芯片和云端服务器上，下达分析与判断指令，自动完成加注氢气功能； 智能加氢站是无动力的，即没有了三相动力电源和动力设备（压缩机）二次加压工艺流程，氢气泄漏点极少，同时金属管道上增加了温度与流速传感器，实行安全双保险机制，安全始终放在第一位； 一种设备加氢机即可构成加氢站，产品销售价格包含部分专利使用费60万元在内也就在二三百万元，一个加氢站我们先收取部分专利使用费60万元，并留有10%的股权，预定投资客户，就是将来更好地为投资方服务；相比现在的动力加氢站千万元级别以上的投资节省了80%以上，运营成本节省96%以上，因为智能加氢站运营成本几乎为零（员工工资除外）。 智能加氢站没有了日加氢量的限制，可以一吨到十几吨增加，其站内只是增加加氢机，投资增加不多，没有后期设备浪费现象，整个加注氢气过程没有停顿现象。如果相比日加氢量为4000公斤的加氢站，节省投资在90%以上。 我们的以智能加氢站为核心的可再生能源制氢的氢能供应链，是真正意义上的确实可行的具有大规模复制效果的可再生能源替代化石能源的一种技术方案，解决了大规模复制性、能源供给时间差、能源上下游匹配通畅三个大问题，具体方案内容如下： 采用我们的智能加氢站（三个硬件专利产品）和互联网加氢站平台（软件），整合上下游制氢和用氢资源，构成一个可再生能源循环储氢能（利用燃料电池汽车上的储氢瓶存储氢气）体系，具体工艺流程是： 制氢→储氢瓶组拖车→加氢机（给燃料电池汽车上储氢瓶加注氢）→用氢； 储运环节采用储氢瓶组拖车，加注环节采用加氢机，这两种设备属于专利产品，非常容易实现标准化，也是属于模块化设备，可以批量化增加，解决了大规模复制性的问题。 利用氢能可以留住几天前的、前天、昨天的、间歇的、不稳定的可再生能源，为今天或数天后的氢燃料电池汽车源源不断地提供稳定的氢气能源，用氢能储存解决了可再生能源与下游用氢时间差（几天或数周）的问题；其中间的储运氢气和加注氢气环节非常顺畅，费用低；用智能加氢机解决了上下游制氢与用氢快速循环对应数量匹配与瞬间释放的问题，即储运、加注环节的储氢瓶组拖车和加氢机加注氢气快、加氢量巨大； 智能加氢站今天的“酣畅淋漓”加注氢气，日加氢量可以从几吨到几十吨，其所有的工作都是今天以前完成的； 我们知道可再生能源不稳定，发电时强时弱或没有，上国家电网属于“垃圾”电，对于我们氢能供应链来讲，不存在垃圾电，无非就是PEM电解水制氢的时候，氢气产量时多时少，这些都在今天以前，统筹、调度安排好了，可以这样理解，把以前零碎的电，通过氢能变成今天可以大规模加注瞬间释放的巨大产量的氢气能源，具体就是N辆50（95）MPa储氢瓶组拖车满足下游燃料电池汽车用氢的加氢量，在互联网加氢站平台下，通过大数据和云计算，我们规划好下游用氢量，就可以合理安排上游制氢相关的工作量； 总结一句话，几天以前在上游慢慢积累的氢能变成今天巨量、快速加注的氢能，这个过程是可循环的、可重复持续的，而且加注过程成本接近为零的，这是可再生能源制氢替代化石能源的秘技，也是我们在这次能源革命中抢占商机的致胜法宝。 当一个地方的氢能供应链建设完毕后，上下游比配了；随着燃料电池汽车的增加即用氢量的增加，需要上游制氢也要跟着相应增加，其中间环节就是储氢瓶组拖车和加氢机的增加，可以看成模块化同步增加，这样的工艺流程和设备匹配比较容易协调，这是我们的核心竞争力，最根本的一点，我们的含智能加氢站的氢能供应链便于复制； “复制”这里理解为两个方面，一个方面是：氢能供应链本身不断满足上下游制氢与用氢的匹配，上游制氢可以模块化，随着下游燃料电池汽车增多，上游制氢再模块化增加，不难理解，氢能供应链四个环节都是模块化的，即非常容易由小规模向大规模复制； 另一个方面是：在各个地方都可以复制氢能供应链，可以交叉复制，设备通用；每个县城、每个城市都复制与建设氢能供应链，最终实现了可再生能源替代化石能源，提前完成了碳中和工作目标。