全集成加氢站
能源,人类赖以生存和发展的物质基础。如果说使用便捷的化石能源造就了人类的过去,取之不竭的可控核聚变能代表着人类的未来,在过去和未来间,一定还会有个承上启下的时代,这个时代会是绿氢时代吗?
虽然这个问题尚需时间检验,但从各省市的顶层设计可以看出,绿氢正成为新时代的能源宠儿。2023年成都两会政府工作报告提出,要聚焦推进产业建圈强链,加快建设现代化产业体系。其中特别提到,要在成都打造中国“绿氢之都”。辽宁省白城市则提出要打造“北方氢谷”,河北全力打造“中国绿氢谷”,河南规划建设“郑汴洛濮氢走廊”,川渝更是携手打造“成渝氢走廊”。
其实,在长久以来的能源发展历史里,氢能一直是个“小透明”。相较于风、光等新能源,并没有大型工程的承载,又没有可控核聚变所造就的“终极能源梦”那么诱人。而在“双碳”目标下,由化石燃料制取的“灰氢”,正逐渐被由风、光等清洁能源制取的“绿氢”代替,绿氢也在新时代被赋予新的历史使命。
3月25日,广州南沙电氢智慧能源站固态氢能发电项目成功并网,是我国首次将光伏发电耦合固态储氢应用于电力系统,首次实现“绿电”与“绿氢”灵活转换。该项目的主要设施,正是由成都市东方电气承建,3月30日,记者来到东方电气氢能(成都)有限公司,寻找成都打造“绿氢之都”的缘由和密码。
广州南沙电氢智慧能源站
从“灰氢”到“绿氢”氢的一场华丽转型
中国是世界上最大的制氢国,年制氢产量约3300万吨,其中,达到工业氢气质量标准的约1200 万吨。在以前用化石燃料制备“灰氢”的时代,氢一直被作为重要的工业原料,被广泛运用于石油、化工、冶金等领域,氢作为终端能源的功能并不明显。
“长期以来,我们做氢能的人,一直都在摸着石头过河。”东方电气氢能(成都)有限公司总经理张章表示,化石能源吃紧、温室气体加剧,让他们感受到氢可能被赋予的新使命,据张章回忆,2010年开始,东方电气中央研究院就开始对氢燃料电池进行研发,2022年,东方电气研制出目前国内功率最高的燃料电池单机系统OLAS 270A燃料电池系统。
张章回忆,随着“双碳”目标的提出,真正的转机源于去年3月23日,国家发展改革委和国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,“规划”明确提出,氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。
“这个文件的印发意味着国家明确了氢气能源属性的重要性,同时也强调了氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。” 张章说。“规划”明确提出,以绿色低碳为方针,加强氢能的绿色供应,营造形式多样的氢能消费生态,提升我国能源安全水平。发挥氢能对碳达峰、碳中和目标的支撑作用,深挖跨界应用潜力,因地制宜引导多元应用,推动交通、工业等用能终端的能源消费转型和高耗能、高排放行业绿色发展,减少温室气体排放。
广州南沙电氢智慧能源站
解决风光靠天吃饭 绿氢补足能源短板
低碳转型过程中,风能、光能和水能等可再生能源往往被视为化石能源的部分替代品,但因为地理位置和季节限制较大,这些可再生能源并不能被充分利用。张章表示,这种情况下,如果用可再生能源制成氢气,通过氢电融合的方式,就能够弥补现阶段可再生能源利用不充分的问题。
除了弥补现有能源体系的短板,在更贴近人们生活的终端能源领域,绿氢也在悄悄发力。
2018年6月,成都市第一条氢燃料电池公交示范线路正式载客运营,首批10辆公交车均采用东方电气自主知识产权的燃料电池动力系统,截至2022年底,东方电气燃料电池系统已实现近300台的交付使用,首批公交车已累计运行2200万公里,累计载客量2100万人次,单车实际运行最高里程超27万公里。
“目前在乘用车领域,电车已经领先一步,但这不代表氢能车没有应用场景。” 张章说,“例如,在重型卡车领域,因为锂电池自重较重,且在一些极端气候下使用有限制,氢能还是有用武之地。”
据了解,目前国内氢能产业呈现积极发展态势,已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺,在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。全产业链规模以上工业企业超过 300 家。
建设绿氢之都 成都该如何发力?
分析目前成都及四川氢能产业发展现状时,张章认为:“成都氢能产业链健全,关键技术发展迅速,虽然和在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域还有差距,但大体都属于同一级别水平。”
张章告诉记者,围绕氢能高端装备研发制造和氢能供应两大主线,针对燃料电池基础材料及关键零部件、电解水制氢装备、氢能储运装备、氢能终端应用、氢能装备检测认证等产业链关键环节,成都市目前已经聚集了东方氢能等国内外知名骨干企业,覆盖了制氢、储运、加注、燃料电池、整车整机、检测等产业链各个环节,形成了以郫都区、彭州市、龙泉驿区为氢能产业主要承载地的发展格局。
郫都区投入使用的氢燃料客车
与此同时,随着各企业研发投入的不断加大,氢能产业及相关配套产品的技术水平与国外的差距不断缩小。其中,燃料电池系统产品自主可控进程明显加快,额定功率、启动温度、功率密度等指标均已达到国际领先水平,国产化程度已达70%以上。
在政策支持方面,四川省及成都市已出台产业支持政策20余项,形成了以产业规划为引领、安全保障和财政支持为支撑的氢能产业政策体系。
在众多省市齐齐盯紧氢能发展的情况下,成都如何实现突围?张章建议,进一步加大燃料电池汽车支持力度,持续支持申报国家燃料电池汽车示范城市群。在未入群空档期,成都和相关市州可以参照国家示范城市奖补政策,延续和完善当前成都市氢能产业政策体系,对燃料电池汽车示范推广、加氢站建设、制氢项目等予以政策支持,通过示范应用促进技术迭代升级。
同时,聚焦氢能产业链关键领域和缺失环节,加强制、储、运、加、用各环节龙头企业及特色企业招引培育,支通过补链强链健全产业生态, “安全性是氢能产业化发展的基础和内在要求。”张章表示,要面向全社会开展氢能科学普及和法律普及,形成双普及联动机制,增进公众对氢能安全性的科学理解。同时,建立健全氢能技术人才培养专业学科体系,助力氢能科技人才交流合作。