产业观察 | 标准与规范也是氢能产业发展的基础建设
《氢系统安全基本要求》即将实施
三年疫情防控终于告一段落，被压抑的市场能量将逐渐释放。而经济恢复的同时各种潜藏在这三年或更久之前的一些隐患也逐渐暴露出来，尤其尚处于发展初期的氢能产业，“以奖代补”启动之际恰逢疫情影响，一些创业初期的企业就面临外部环境掣肘与行业内部快速发展要求的矛盾，在这种资源与发展速度不匹配的情况下，氢能行业目前的生态并不那么健康，加上发展初期很多标准还不完善，行业发展或遭遇边界不清，或遭遇阻隔。
更加完善的行业标准有利于推动技术的发展，现阶段行业内的各项技术发展规范程度并不高，虽然很多技术发展的初期确实会经历一个相对“混沌”的阶段，但是在新能源行业目前整体发展已经进入加速变革的时期，更加完善的行业标准能为技术的发展提供支持，另一方面完善的标准也有利于行业整体的良性发展，避免资源和资产浪费的现象，也能加快市场化的进程。
2022年12月30日发布的《氢系统安全的基本要求》即将于2023年4月1日实施，我们认为这也属于氢能发展重要的基础建设，是非常积极的信号。该标准包括氢系统的类别、氢的基本特性、氢系统的危险因素和风险控制等内容。
在氢能产业交流的过程中，常常遇到两种极端，一种是谈氢色变，甚至有人说储氢瓶像一个定时炸弹，可能会遭遇恐怖分子，仿佛恐怖分子很有耐心，那么多危化品都不引爆，偏偏要等到氢能应用才去施恶似的；而另一个极端认为氢很安全，甚至比油气安全。郑津洋院士认为这两种说法都不严谨，首先，这个世界上很多物资管理不好都是有风险的，关键是我们是否能够了解它的特性，并能找到管理它的方法。人类对氢的认知已经几百年，基本上掌握了氢的特性，而且有能力对氢的安全进行管理。其次，要清楚地认识到氢能应用过程中的危险因素，目前行业存在很多问题，并不是氢和油气哪一个更安全，而是根据不同的能源实施相应的安全管理。而氢能标准就是氢能管理的基本规范。
我国氢能行业标准现状
氢能行业的标准与产业政策技术发展基本同步，据香橙会统计，到目前为止，我国共有氢能国家标准62项、氢能行业标准48项、燃料电池行业标准49项。标准也是一个系统工程，包括基础与通用、氢安全、氢制备、氢储存、氢运输、氢加注、氢能应用等七个类别的标准。
图1 氢能技术标准体系框架
在2017年出版的《氢能国家标准汇编》中收录了自2005年至2017年氢能相关国家标准共28项。
表1 2017年出版《氢能国家标准汇编(2005-2017)》标准
资料来源：《氢能国家标准汇编(2005-2017)》
实际上这个基础建设非常庞大，成熟产业如天然气行业的相关规定根据发展阶段不停地完善和增补，目前已经超过了3600项。标准细到核心零部件如质子交换膜的性能要求、操作规范如加氢安全规范，其中，安全是氢能标准最重要的部分。和石油天然气运输一样，氢气的储运属于危险品运输，所以，需要在标准规范下指导操作。氢能标准在示范应用中逐步形成，由于新兴产业的标准缺失，往往需要从地方标准、团体标准过渡到国家标准。
以高压储氢部分为例，目前相关的国家标准和团体标准大约有20多项，其中，2018年前的标准是国标，2020年以来的相关标准都是在实践中地方或行业发布的管理规范或团体标准。《氢气储存输送系统—第1部分：通用要求》（GB/T 34542.1-2017）作为基础标准，规定了氢气储存输送系统总体设计、安全附件、安装调试运行管理和风险评估的通用要求。而相关压缩氢气的标准规定了各种高压储氢装备和零部件的技术规范、工艺规范、操作规范，包括充装、运输、卸气的安全技术要求。各标准之间的关系与产业链的接口一样，需要形成相辅相成的关联关系。
表2 与高压储氢技术相关的国家标准和行业标准
资料来源：根据公开资料整理
目前从技术进步与规模化的趋势来看，制氢端的绿电成本和电解槽成本以及应用端的燃料电池成本都可以预期，氢能发展的主要瓶颈在于储运，而储运的一个很大的瓶颈又来自标准，比如对于燃料电池车载储氢瓶的标准为35MP，而国外达到70MP，这直接影响了燃料电池汽车的续航里程；高压储氢用管束车国内适用的标准是20MPa，而国外适用的标准是52MPa；我国加氢站标准要求建在化工园区，尽量远离人群，而国外加氢站建在人多和加氢方便的地方。
现行标准使得燃料电池汽车无法发挥“长距离续航里程”的优势，氢气储运成本高，加氢站效率低，严重影响燃料电池汽车的推广应用。
但我们不能对国外的标准生搬硬套，标准所规定的技术指标是需要经过科学验证的，就算同样是高压气瓶，我们的工艺、配套、使用环境、操作指南是否能够达到安全是不能用模型推演的，而是需要实际验证的。如我国目前对III型瓶也就是铝制内胆碳纤维缠绕瓶制定了GB/T 35544-2017标准，但是对于国际市场通用的IV型瓶的相关标准，我国目前采用的主要是2020年发布的《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》团体标准，经过长时间的研究与科学的验证，郑津洋院士主持的IV型瓶标准也将于近期发布。
国际氢能行业标准现状
现阶段，各国和各标准化组织通过国际氢能合作组织、国际氢能合作项目和联合国世界车辆法规协调论坛（UN/WP29 ）等渠道基本建立了氢燃料电池汽车（HFCV ）的法规和标准、燃料电池（HFC）的标准和法规的协调机制。
由于车辆市场准入门槛比燃料电池其他应用要高，其中安全性要求、环保性要求更突出，而HFCV是燃料电池应用的重点领域，各国和各标准化组织都专门成立部门负责HFCV法规和标准。其中UN/WP29于1998年专门设立了SC3小组委员会专门负责管理制定HFCV 的全球性技法规（GRT）的项目，在UN/WP29-SC3的框架下建立了HFCV的全球协调机制开展全球统一的技术法规制定。
在氢燃料电池法规和技术的其他领域如微型/移动/固定燃料电池动力系统等，还没有建立类似于UN/WP29的框架，但通过国际间的合作组织、合作项目以及各国对ISO、IEC 等标准适用相互协调，如欧洲联合氢能项目（EIHP ）、自动化工程师协会（SAE ）组织的燃料电池标准化论坛，在整个氢燃料电池法规和标准制订及协调机制框架中。
目前，国际标准组织主要有国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）、美国机械工程师协会（ASME ）、氢能法规和标准协调委员会（HCSCC）、加拿大标准协会（CSA ）、电气和电子工程师协会（IEEE）、国际法规理事会（ICC）、自动化工程师协会（SAE）、保险业者实验室（UL ）、欧洲英国标准（BS）、日本标准协会（JSA）等。其中，最权威的机构为国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC），都分设有关氢能的技术委员会TC 197氢能技术委员会和TC 105燃料电池技术委员会。其中IEC/TC 105和ISO/TC 197分别专攻氢能应用系统的某些重要领域，如氢能系统安全性的基本考虑、加氢站、氢燃料等产品规范等。
国际市场上影响力较大的氢能合作组织包括：氢能经济国际合作组织（IPHE ）、欧洲联合氢能项目（EIHP）、促进氢能转变伙伴关系（PATH）（成员国为美国、加拿大、日本三国）等，均致力于氢能技术规范和标准制定工作。其中欧洲联合氢能项目（EIHP）有整体协调、燃料添加站、与添加燃料有关的相关界面、汽车、安全、与“EU —USA ”相关的一揽子活动。
国际上主流的ISO标准中对于氢能仅制定并实行了48项国际标准，这主要是由于目前全球氢能发展都处于起步阶段，全球发展的步调和重心也并不统一，从我们以往获得的资料来看，我国目前的氢能发展主要以电解槽，商用车为主，而国外目前除了这些之外，还包含了部分船舶，盐穴等相关项目，因此在标准的制定方向上也会有一定的出入。
目前全球对氢能产业标准制定相对较多的还有美国的115项，属于现阶段行业标准相对完善的国家，而日本的氢能行业虽然起步较早，专利也相对较多，但是仅制定了22条相关行业标准，这是因为目前日本的氢能产业主要市场为美国，因此产品执行的标准也会根据市场进行调整。此外，欧盟发布了29项氢能产业相关标准，而德国则发布了31项相关标准。
表3 IEC已发布的氢能相关国际标准汇总（截至2020年6月）
资料来源：人人文库
标准对氢能行业发展边界的影响
前面我们反复提到IV型瓶，一方面为即将出台的标准做一点预告，另一方面这个现实的例子也是我们比较国内外燃料电池汽车发展的一个要点。
现行35MPIII型瓶在重卡上虽然重量只有同级别电动车的一半，但占用空间和续航里程与锂电比优势并不明显，而目前国外市场的乘用车市场主要采用的大多都为70MPaIV型瓶，如Mirai和NEXO。标准的滞后对技术的发展和产品的上市无疑都带来了一定的负面影响，这种影响短期内在氢能行业市场化不高的情况下可能并不明显，但是长期来看，从产品研发到产品上市都会造成慢人一步的现象，所谓一步慢步步慢，燃料电池车型的市场化程度多少会受其影响。
逻辑是：35MPaIII型瓶标准直接影响乘用车的需求，加氢站受限化工园区也会抑制乘用车，乘用车被抑制又影响乘用车停车、加氢等标准的推出，而商用车只能满足特殊场景的加氢站流量，加氢站工作量不饱满必然影响投资人的积极性，燃料电池企业达不到万台/年很难盈利，车企表现则更加消极……如此，关于加氢站与车辆的矛盾再一次上演，这就是我国目前氢能发展面临的现实局面。
另外，目前制约氢能发展的一个重要瓶颈是氢气的运输，如果能够放开站内制氢并给予加氢站标准在地理空间和作业空间更多的外延，这可以大大降低储运过程中的风险和成本。
如果不放开加氢站的限制、不放开70MPaIV型瓶、不制定严格的安全规范，我国燃料电池汽车产业化就是一个死局。
现行标准制约了燃料电池汽车产业化进程，相关产品的应用空间有限，市场以经验代替准则。一些没有得到验证的产品就投放市场，“首套”、“第一”的消息不断，但实际应用处处受阻，产业化推进看似热闹但市场推广不达预期。
行业需要在边界条件下发展，除了行业标准以及市场标准，行业还需要完善法律规则和商业规则，一旦遭遇骗补、骗单的事件，负面信息的曝光率远高于正面信息。无论是国内青年汽车的“水氢汽车”骗局、操之过急的美国Nikola“造假”事件还是近期傲利资本创始人“高调跑路”（其中有氢能项目投资款）都是行业发展初期的一些乱象，这些自氢能产业出圈的消息对社会的影响力远超催化剂、碳纸或质子交换膜技术上的突破。
2023年4月1日即将执行的GB/T 29729 -2022《氢系统安全的基本要求》国家标准，对制氢，储氢，运输，用氢等方面都建立了相关的基本标准要求，这对于氢能市场的整体发展无疑是一大助力，让氢能安全有章可循，行业从相对混乱的阶段逐渐完善建立起相对较为稳定且健康的发展路径。
当然我们也不可能说仅仅通过一个行业标准就能够去解决所有的问题，要让氢能行业持续发展还需要花更多的时间不断的完善和补充整个市场中各项缺失和薄弱的环节，这些必然是要花费一定的时间成本，但是如何科学的去制定相关行业标准，对于行业的发展会起到更加有效的促进作用，氢能行业的起步在新能源的整体市场中并不算是一个完美开局，但其摆脱了资源与环境约束，企业核心技术已经基本突破，目前氢能最大的瓶颈在于疏通产业链，建立安全可靠的行业规范，相信随着行业的发展，在完善各类机制的同时，也能逐渐走向更加广阔的舞台。
