作者: 日期:22.02.15
在《巴黎協(xié)定》簽署5周年之際，中國向世界莊嚴宣示了2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前力爭實現(xiàn)碳中和的國家目標。即將舉行的北京2022年冬奧會也將“綠色辦奧”理念貫穿于籌辦工作。習近平總書記強調(diào)：綠色辦奧，就要堅持生態(tài)優(yōu)先、資源節(jié)約、環(huán)境友好，為冬奧會打下美麗中國底色。
在這樣的背景下，氫能產(chǎn)業(yè)也迎來了風口，隨著全球?qū)Πl(fā)展新能源的高度關注，氫能技術成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的競爭前沿。2019年，氫能被首次寫入我國《政府工作報告》，2020年以來政府先后印發(fā)了多份文件，各地積極出臺配套規(guī)劃和政策，多個省市發(fā)布氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，提速加碼布局氫能源產(chǎn)業(yè)。據(jù)預測，未來10年將是我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要機遇期，氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在我國將突破萬億元，成為引領能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新增長極。
面對如此大的一塊“蛋糕”，該如何占領產(chǎn)業(yè)高地，實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)及技術創(chuàng)新發(fā)展呢?早在2019年“全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇”上，國家電投集團公司董事長、黨組書記錢智民就率先提出了電氫能源體系將成為構建現(xiàn)代能源體系途徑之一的發(fā)展判斷。通過打造綠色電氫體系，深化氫能產(chǎn)業(yè)布局，提升技術創(chuàng)新能力，完善產(chǎn)業(yè)基礎支撐，將有效推動氫能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，為全球能源清潔低碳發(fā)展作出貢獻。兩年來國家電投用一步一個腳印的實踐向這一目標有力邁進。
氫能大巴、氫動力無人機精彩亮相
10分鐘就可以加滿氫、加一次氫可行駛630公里、可-30℃低溫啟動……搭載國家電投“氫騰”牌氫燃料電池的200輛氫能大巴與200余人的運營及保障團隊正整裝待發(fā)，即將開啟2022年冬奧會及冬殘奧會延慶賽區(qū)交通接駁保障之旅。
2021年12月15日，搭載國家電投氫能公司全自主研發(fā)“氫騰”燃料電池系統(tǒng)的30輛宇通氫能大巴從河南鄭州出發(fā)，一路跨黃河、過長城，跋山涉水行駛800多公里到達北京延慶完成首批交付。這批氫能大巴均為11米長的旅游車，核載46人，車輛配備進口氣囊、豪華座椅、超低溫熱泵冷暖空調(diào)，乘坐十分舒適。相較于電動客車，氫燃料客車不僅同樣環(huán)保，更具備能量補給速度快、用時少，可在-20℃的條件下平穩(wěn)運行等優(yōu)勢，此次交付的30輛氫燃料客車在冬天大批量、長距離運行全面檢驗了其可靠性、穩(wěn)定性。
該款氫能大巴是國家電投氫能公司與宇通客車合作的首批成果，氫能大巴加滿氫僅需10分鐘，總續(xù)駛里程可達630公里，可滿足絕大部分城市客運交通場景需求，綠色環(huán)保，運行持久。氫能大巴所搭載的“氫騰”FCS80燃料電池系統(tǒng)，已實現(xiàn)材料級全自主化。為應對冬奧延慶賽區(qū)可能出現(xiàn)的極端氣候條件，性能比肩國際領先水平。
據(jù)了解，北京冬奧會期間，延慶賽區(qū)和張家口賽區(qū)總共將投入700余輛氫燃料大巴車提供交通服務保障。
記者注意到，與氫能大巴一同亮相的還有3架搭載“氫騰”空冷燃料電池系統(tǒng)的中國商飛無人機——靈雀-H、ET120、GT30。這些氫動力無人機具有零碳排放、耐低溫、長續(xù)航等特點，可實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)運行，可應用于巡檢、空中攝像、無人貨運等領域。據(jù)悉，3架無人機將與氫能大巴“空地聯(lián)合”，為延慶提供冬奧期間電力系統(tǒng)巡檢和運力保障。這批氫能無人機安裝的國家電投自主“氫騰”空冷燃料電池系統(tǒng)，系統(tǒng)額定輸出2.5kW~30kW，可根據(jù)實際應用場景進行功率定制，在系統(tǒng)功率密度、使用循環(huán)壽命等指標上處于國內(nèi)先進水平，有效提升了無人機續(xù)航時間。
2019年，國家電投氫能公司與中國商飛北研中心簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，隨后在北京市的支持下，雙方發(fā)揮各自優(yōu)勢開展以氫燃料電池為主的混合動力新能源飛行器開發(fā)及動力系統(tǒng)集成工作，先后完成了靈雀-H等新能源動力驗證機型的研制。雙方的合作作為未來科學城跨界創(chuàng)新的標志性典范，先后獲得北京市科技計劃項目體制機制創(chuàng)新課題支持，并入選“科技冬奧智慧城市十佳優(yōu)秀設計方案”。冬奧會結(jié)束后雙方還將持續(xù)開展氫能無人機相關應用推廣，推動氫能成果落地。
除無人機外，國家電投空冷系列燃料電池產(chǎn)品還可被應用于基站電源、快遞物流等領域，而且氫能無人機和氫能物流車都可以通過更換氫氣瓶完成續(xù)航，操作簡便省時。
氫燃料電池國產(chǎn)化“突圍”
服務冬奧的氫能大巴、氫動力無人機的“心臟”就是氫燃料電池，而燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈附加值最大的關鍵核心部件之一——質(zhì)子交換膜此前幾乎均靠進口，它是形成燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈、降低燃料電池綜合成本的重要環(huán)節(jié)，質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)的缺失將會成為我國氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)重要的“卡脖子”問題。
實現(xiàn)燃料電池關鍵材料和零部件國產(chǎn)化、批量生產(chǎn)，有助于大幅降低整車成本�！绊椖看蚱屏耸袌鲩L期被國外廠家壟斷的局面，達產(chǎn)后可同時滿足2萬輛氫燃料電池汽車的用膜需求，也可用于船舶、固定式電站、備用電源、無人飛機等其應用場景。”國家電投氫能公司武漢綠動總經(jīng)理劉真介紹。
2021年12月初，我國首條全自主可控的國家電投30萬平方米質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線在武漢投產(chǎn)，這也是該領域目前技術最先進、自主化程度最高、一次性成膜最大的生產(chǎn)線。據(jù)了解，首條生產(chǎn)線實現(xiàn)多項突破。通過采用先進高精度涂布技術和熱處理技術，可實現(xiàn)對質(zhì)子交換膜涂布厚度的精細控制。先進的在線檢測及工藝過程檢測儀器，對質(zhì)子交換膜的厚度、缺陷及瑕疵在線檢測并實時反饋調(diào)整，可以有效提高批量化生產(chǎn)的一致性，進而大幅提升良品率、降低產(chǎn)品成本。
“除了更高的均勻性，產(chǎn)品在幅寬尺寸上有了更多選擇，可以生產(chǎn)厚度從8微米到20微米的質(zhì)子交換膜。這是我們自己的產(chǎn)品，在質(zhì)子電導率、氣體滲透率、機械強度等方面均相當或優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，價格卻只有一半左右。”劉真稱。
中國科學院院士、武漢理工大學校長張清杰直言，質(zhì)子交換膜成本對氫燃料電池發(fā)展有著重要影響，這一生產(chǎn)線的投產(chǎn)，意味著我國在質(zhì)子交換膜高端產(chǎn)品領域有了自主生產(chǎn)能力，由此推動我國燃料電池核心材料產(chǎn)業(yè)向前大步邁進。
包括武漢在內(nèi)，國家電投集團氫能科技發(fā)展有限公司還將在華北、華東、東北等區(qū)域建設產(chǎn)業(yè)基地，計劃形成年產(chǎn)萬套燃料電池電堆及催化劑、膜電極、雙極板等關鍵材料部件的自動化產(chǎn)線。除了質(zhì)子交換膜，國家電投集團氫能科技發(fā)展有限公司還推進催化劑、膜電極、雙極板等關鍵材料和部件的研發(fā)，在功率等級、功率密度、環(huán)境適應性、耐久性等方面達到國際先進水平。
全面布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈
如何激發(fā)下游市場需求、促進氫產(chǎn)業(yè)鏈的全面發(fā)展，讓氫能的應用規(guī)模獲得質(zhì)的飛躍，是氫能行業(yè)需要持續(xù)面對的挑戰(zhàn)。
國家電投集團在履行國家能源轉(zhuǎn)型使命任務的同時，有力地抓住了冬奧會這個加快推進氫能產(chǎn)業(yè)示范應用的有利契機，從能源線和科裝線兩方面統(tǒng)籌氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，重點推進可再生能源發(fā)電與綠電制氫協(xié)同發(fā)展，布局可再生能源制氫裝備及燃料電池關鍵核心技術的自主研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，穩(wěn)步推進氫能技術創(chuàng)新和示范項目建設。
2018年，國家電投就成立了氫能工程領導小組，由董事長錢智民擔任組長，領導小組每兩到三個月專門聽取氫能產(chǎn)業(yè)板塊的進展情況，并給予大力支持。2020年9月，國家電投集團氫能公司全自主化研發(fā)生產(chǎn)的氫騰FC-ML80/FCS65燃料電池正式發(fā)布。2021年4月，10輛搭載國家電投“氫騰”燃料電池客車在博鰲亞洲論壇2021年年會現(xiàn)場首次亮相，為年會提供交通接駁服務。2021年8月，國家電投旗下的中國電力投資建設的北京中關村延慶園氫能產(chǎn)業(yè)園二期項目冬奧配套加氫站(70兆帕)投入使用。2021年12月，國家電投氫能公司全自主可控30萬平方米質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線在武漢投產(chǎn)。
國家電投氫能公司通過自主研發(fā)，已掌握了氫燃料電池從關鍵材料部件到整體集成的核心技術，完成系列化燃料電池電堆產(chǎn)品開發(fā)，產(chǎn)品綜合性能已達到國際先進水平。國家電投集團已經(jīng)建成國內(nèi)一流的氫能及燃料電池實驗研發(fā)平臺，覆蓋氫燃料電池關鍵技術、制儲氫關鍵技術、氫安全與檢測技術等多個研發(fā)方向;已全面形成覆蓋京津冀、黃河流域、華東、華中、東北的產(chǎn)業(yè)布局，以北京為本部，在寧波、武漢、長春成立氫能技術研究機構，整合國內(nèi)外創(chuàng)新資源，形成了技術創(chuàng)新、生產(chǎn)制造、市場開發(fā)的全鏈條產(chǎn)業(yè)能力，是國內(nèi)氫能行業(yè)的領軍企業(yè)。未來，國家電投集團將圍繞氫燃料電池關鍵核心技術開發(fā)、PEM制氫等氫能上下游產(chǎn)業(yè)，整合集團內(nèi)風、光資源，與各地政府以及相關企業(yè)共同推進氫能示范應用，為氫能應用創(chuàng)造廣闊的發(fā)展空間，為推動清潔能源低碳轉(zhuǎn)型提供強大動力。
國家電投氫能公司首席技術官柴茂榮表示，在氫能產(chǎn)業(yè)布局方面，國家電投的目標是發(fā)揮國家大型能源央企的戰(zhàn)略優(yōu)勢，組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，打通“卡脖子”的關鍵材料和工藝技術，實現(xiàn)燃料電池的全產(chǎn)業(yè)鏈完全自主化。
國家電投氫能公司總經(jīng)理張銀廣說，氫能源的推廣除了需要相應的補貼政策，還需要通過創(chuàng)新的商業(yè)模式，讓更多的社會資本進入到這一產(chǎn)業(yè)中來，通過企業(yè)化運營來大幅度降低成本，打通整個產(chǎn)業(yè)鏈條，以應用來牽引整個產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)技術的成熟和規(guī)�；l(fā)展。他說：“這是國家電投氫能公司成立的初衷，也是我們目前正在做的�！�
在“雙碳”目標實施的大背景下，我國出臺多項政策鼓勵支持氫燃料電池汽車發(fā)展。中共中央、國務院2021年11月初發(fā)布的《關于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》提出，推動氫燃料電池汽車示范應用，有序推廣清潔能源汽車。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前已有29個省區(qū)市、超過48座城市出臺了推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。
在氫能方面，國家電投已經(jīng)成為國內(nèi)為數(shù)不多的掌握燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈自主核心技術的公司之一。2025年前后，隨著燃料電池成本大幅降低，加氫網(wǎng)絡逐步完備，國家電投氫燃料電池在汽車上的推廣應用將進入規(guī)�；虡I(yè)化發(fā)展階段，將在“十四五”階段瞄準“綠電交通”領域加大資源投入、加強模式創(chuàng)新，定制開發(fā)不同應用場景的電能替代、氫能替代交通運輸、物流及工程用車;全力推進“氫騰”氫燃料電池、“超級能元”儲能單元等產(chǎn)品的應用;充分結(jié)合綠電領域現(xiàn)有優(yōu)勢，不斷挖掘“能源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”用戶側(cè)數(shù)字化功能，與國內(nèi)能源交通企業(yè)合力打造共享共贏的生態(tài)圈。