【行业新闻】低碳引领氢启未来- 大数跨境

中国电源

2021-12-02

导读：距离2022北京冬奥会开幕不到百天，中国承诺，为世界奉献一场绿色、节约、廉洁的奥运盛会。为了兑现这份承诺，冬

距离2022北京冬奥会开幕不到百天，中国承诺，为世界奉献一场绿色、节约、廉洁的奥运盛会。为了兑现这份承诺，冬奥会保障车辆将主要采用氢燃料电池汽车，作为主赛场之一的张家口市预计投入运行的氢燃料电池汽车将达到2000辆。在中国，氢能已在交通领域率先取得应用突破。北京、上海、广东首批进入国家氢燃料电池汽车示范城市群，而山西，将打造全国最大的氢能重卡示范场地。率先在氢燃料电池汽车上寻求突破的山西，如何以商业化应用牵引氢能产业发展？记者对此进行了探寻。

• 连接化石能源和可再生能源，使得万能互联、能源互补

　　氢气是世界上最轻的气体，它的能量密度却是木材的1000倍、煤的6.8倍、汽油的3.3倍，而且它还是一种零污染的高效能源，被公认为是能源领域的“未来之星”。
　　根据国际氢能委员会发布的报告，近期全球范围内已经宣布了131个大型氢能开发项目，全球项目总数达到359个。预计到2030年，全球氢能领域的投资将激增至5000亿美元。国际氢能委员会预测，到2050年，全球氢能产业将创造3000万个工作岗位，减少60亿吨二氧化碳排放，创造2.5万亿美元的市场规模。
　　氢元素广泛存在于自然界中，但是它不像煤、石油、天然气那样能够直接去开采，需要利用其他能源去制取。即便这样，未来氢的发展空间依然很大。
　　山西省能源研究会理事长程章介绍，氢能的应用场景非常丰富，它作为连接化石能源和可再生能源的纽带和桥梁，已经成为世界公认的，解决能源短缺问题以及环境和发展矛盾的重要途径。
　　氢能具有很大的发展空间，也为相关产业带来了巨大的发展机遇。程章认为，氢能在能源转型中将发挥重要作用，作为媒介，使得万能互联、能源互补。大规模储存，则可以解决可再生能源的消纳、平抑波动性和间歇性。而绿氢贸易则将改变中国的能源版图，这些都将产生巨大的商业机会。
　　承载了人类对绿色能源的美好向往，氢能将在未来清洁、低碳、安全、高效的能源结构体系中扮演举足轻重的角色。

• 从氢燃料电池公交车迈向全产业链规模化发展

　　液态氢作为燃料，可以把火箭推向太空。氢燃料电池汽车，也已经进入百姓生活。山西省能源革命综合改革试点工作正在向纵深推进，大同市致力于成为全国能源革命尖兵。
　　今年上半年，大同市的空气质量优良天数达到了143天，占比接近80%，这有部分功劳要归于氢燃料电池公交车的应用。目前大同已经配置了100辆氢燃料电池公交车，并在市区建设了制氢加氢一体站，后续还将再建两座加氢站，以满足更多车辆使用。眼下大同市正在积极推进煤制氢和电解水制氢等上游项目，未来将有望实现包含制氢、加氢、氢燃料电池和整车制造在内的氢能全产业链规模化发展。
　　大同市工信局副局长刘洪文介绍，大同发展氢能产业，有两个优势，一是风光电资源丰富，发展可再生能源电解水制氢产业潜力大，有望建成全省乃至全国绿氢供应基地。二是应用场景丰富，大同中重卡汽车保有量在4.5万辆左右，主要用于煤炭、矿石、化工等大宗物品运输，运行路线相对固定，为氢燃料电池汽车示范推广提供了巨大市场。2020年9月份，大同公布氢能产业发展规划，制定了扶持氢能产业发展以及加氢站审批和管理，制氢、加氢运营补贴等一系列配套政策，走在了全省前列。

• 打造全国最大的氢能重卡示范场地，首批氢能重卡投入运营

　　大同依托氢燃料电池公交车打开了氢能产业发展的大门，在太原，一家企业正在打造全国最大的氢能重卡示范场地。
　　在太原清徐美锦能源工业园区，一排排崭新的重卡牵引车即将投入到整个园区的物流运输中，它们的动力来源于氢燃料电池。据测算，一辆重卡按一年行驶10万公里计算，可以实现碳减排120吨。这里将要建成全国最大的氢能重卡示范场地，首批100辆氢能重卡陆续投入运营。
　　打造氢能重卡示范场地，布局加氢站必不可少。现在园区内已建成一座加氢站投入运行，这座1000公斤级的加氢站可以同时满足170辆氢能重卡或400辆氢能公交车一天的用氢量。相距不到50米，就有一座制氢工厂，可为加氢站源源不断提供稳定氢源。
　　美锦能源集团副总裁姚锦城介绍，在煤焦行业，尤其是运输行业，如何用氢能源燃料汽车去替代柴油汽车，美锦找到了一个突破点，就是传统能源企业可以转型为氢能源企业，同时在运行中也能为减排作贡献。
　　姚锦城说：“我们来算个账，氢能源49吨载重重卡每百公里耗氢10公斤，按照现在的指导价，这辆车行驶100公里的费用是350元。同样载重的柴油重卡每百公里耗油40升，算下来它行驶100公里要花掉270元到300元。表面看，氢能源燃料汽车运营成本比柴油车要稍微高一点。但经过各方面努力，氢能源燃料汽车的运营成本降下来以后，就和柴油车差不多了。最关键的一点是，使用氢能源燃料汽车可以实现减排。”
　　美锦能源旗下的制氢工厂通过对焦炉煤气的提纯来为加氢站提供稳定的氢源。其实，山西不仅在煤制氢、焦炉煤气制氢等方面有着得天独厚的优势，在电解水制氢方面也具有优势。目前，我省新能源和可再生能源发电机组占比已超过30%，风电装机容量达2047万千瓦，光伏装机容量达1337万千瓦，位居全国前列。
　　程章表示，电解水制氢成本偏高，降低成本主要依赖于采用低成本的电力，可以采用新能源，特别是弃水、弃风电力。
　　国家863计划首席科学家、教授级高级工程师石玉林正在从事新型制氢技术和装备的研究，对山西通过场景化应用牵引氢能产业发展，他建议可以在矿区制氢，就地加氢。石玉林说：“煤制氢的成本很低，但有大量二氧化碳排放，可以把煤制氢和风电、光电等可再生能源结合起来，把二氧化碳转化成化工产品。另外还可以考虑把二氧化碳作为储能介质，用于调峰储能，助推风电、光电等可再生能源的发展。”

在大同新研氢能源科技有限公司的生产车间，运行着全国第一条金属板燃料电池电堆自动化生产线。在这条长约170米的自动化生产线上，一张张金属极板经过冲压、清洗、焊接、镀层、密封、装堆等环节，最终被组装成金属板电堆。作为氢燃料电池汽车动力源的核心，电堆约占到燃料电池系统成本的60%、整车成本的30%。而这条氢能金属板燃料电池电堆自动化生产线的投产，在提高电堆一致性、可靠性、稳定性的同时，使成本降低了60%。
　　目前，这条全自动化生产线可实现年产金属板燃料电池电堆1000台套，随着二期工程的完工，年产量将突破1万套。
　　短期内氢能产业发展面临的挑战，是燃料电池成本与寿命问题；长期看能否推广开来，则要看加氢站的建设。

让加氢像加油一样方便

　　在山西国投海德利森氢能装备股份有限公司的生产车间内，全集成撬装式加氢设备集压缩冷却加氢于一体，可给客户提供一条龙式服务。20兆帕以下的氢气通过过滤进入增压泵，从增压泵出来以后，进入加氢枪。为了保证设备的安全运行，还配备了冷却装置。这台集成设备的国产化率达到80%，而且在一些核心技术和关键零部件上，拥有完全自主知识产权。致力于让加氢变得像加油一样简单，目前海德利森已经下线三大系列十几种规格加氢设备，还可进行私人定制，客户覆盖长三角、珠三角、京津冀等区域。
　　长治潞宝工业园区内有一座加氢站，日加氢能力达到500公斤。这座加氢站的氢源由潞宝集团焦炉煤气提纯供给。园区内目前有三辆氢燃料汽车，用于接送职工上下班。园区还预定了100辆氢能重卡。
　　由潞宝集团和申能集团合作打造的长申氢能万吨制氢基地·加氢母站·综合能源站项目已开工建设，项目一期预计今年年底建设完成。作为氢能设备提供商，海德利森将为该项目提供所有配套装备和系统集成。
　　山西国投海德利森氢能装备股份有限公司首席营销官郭魏说：“我们聚焦行业的中段——制储运加环节，通俗来讲就是，氢气生产出来以后，怎样加注到汽车里面。通过多年的技术积累，我们将自主研发的这些技术集成在加氢站关键设备上。目前海德利森在全国加氢站装备市场的份额可以占到30%左右。在长申加氢站里，我们实现了35兆帕和70兆帕的同时加注，这意味着未来这个加氢站不仅可以给各种商用车加注，同时也可以给更多的承运车、综合性车辆，甚至包括一些小型的高压力设备进行加注。”

构建氢能产业集群

　　任何一项前沿技术，能否从实验室走向市场，不仅在于关键技术的节点突破，更在于整个产业链条的均衡发展，形成闭环。因此，走产业集群化发展，成为氢能产业发展的又一现实路径。
　　围绕氢能产业，山西正加快氢能基础设施建设，力求实现氢能产业体系全覆盖。在长治，申能集团、海德利森等域外企业与本土潞安、潞宝等企业强强联手，启动了包括长申加氢母站在内的一批重点项目，一个集制氢、储氢、加氢、运氢于一体的氢能装备制造产业集群正在崛起。在运城，大运汽车率先突破氢燃料重卡产业化瓶颈，先后向阳煤集团、雄安新区提供近百辆氢燃料牵引车。此外，太原、阳泉也在立足本地优势，围绕氢能重卡示范场地、燃料电池端等进行布局。一幅配套要素齐全、集约发展的氢能产业发展蓝图正徐徐展开。
　　山西省能源研究会理事长程章认为，氢能产业链逐渐形成后，要不断地去打造这个链上每一个节点，也就是技术上的突破口。这是下一步进行技术升级，未来打造具有山西特色的氢能产业的一个方向。
　　随着产业链技术创新能力和完整度的提升，山西氢能产业链厚积而薄发，目前已投产或正在建设的相关企业有40家以上，其中燃料电池汽车产业8大核心零部件和4大储供氢关键技术，全国排名进入前三的企业有21家。
　　拥有完整的产业链，这仅仅是第一步。接下来在产业链上，每个城市还需要去发挥强项，不断推出具有竞争力的产品和技术，参与到全国乃至全球的氢能产业布局中。
　　大同氢能产业发展促进协会会长王晓科建议，每个城市要合理布局氢能产业、产能，实现差异性投入，避免出现内部恶性竞争，使山西的整个氢能产业形成合力。

• 积极推进多场景应用

　　按照省第十二次党代表大会提出的目标：到“十四五”末，我省的新能源和清洁能源装机容量占比要达到50%，发电量占比要达到30%。其中也特别强调要有序推进氢能、地热能、甲醇、生物质能的发展。低碳引领，氢启未来，带给山西氢能产业的是一个机遇与挑战共存的未来。山西有丰富的煤炭资源，而煤制氢成本相对较低，这样的成本优势，是机遇；氢能作为一种21世纪最具潜力的清洁能源，有着广阔的应用市场和发展前景，这是机遇；“双碳”目标引领下，能源绿色低碳转型的压力和动力也是机遇。然而，产业链不全、制造企业不强、核心关键技术不硬，这“三个不”，是氢能产业要实现高质量发展亟待补齐的短板。锻长板，可以让我们在发展中快人一步抢占先机；补短板，可以帮助我们不断蓄积发展势能。
　　其他国家在氢能产业发展方面的探索为我省带来一些启发。日本提出把“氢电”“氢车”和“氢家”作为构建氢能社会的三大支柱。中日氢能合作协会会长李扩建表示，“氢电”就是用氢气来代替燃气火力发电；“氢车”则是移动式的氢能利用，以氢堆（燃料电池）系统作为动力系统的各种类型车；“氢家”是固定式的氢能利用，具体是将一套既能发电又能供热的系统用于家庭中，类似中国的热电联供系统。通过这三大支柱，不仅整个氢能产业的大框架随之拉开，能带来巨大的经济和社会效益，还会对国家的能源战略产生巨大且深远的影响。
　　王晓科表示，要积极推进多场景应用，真正把氢能和老百姓生活密切地融合在一起，真正做到氢进万家。
　　郭魏认为，在氢能源行业里拼搏的企业，应该从技术、实践上为国家以及相关部门提供更多的参考依据，为后期制定更适合氢能发展的政策做铺垫和努力。（来源：记者：晋帅妮/山西日报）