張家口：氫能源應(yīng)用的成功探索

文｜本刊記者 趙 陽(yáng)

作為可再生能源的示范區(qū)，張家口市從2017 年就開始積極推進(jìn)氫能與可再生能源的協(xié)同發(fā)展，同時(shí)高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量地推動(dòng)了氫能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和示范應(yīng)用。

2022年2月4日，北京冬奧會(huì)（以下簡(jiǎn)稱“冬奧會(huì)”）開幕式中，冬奧會(huì)火炬點(diǎn)燃了“雪花”中央的國(guó)家體育場(chǎng)主火炬。與往屆奧運(yùn)會(huì)大量使用液化天然氣或丙烷等氣體作為火炬燃料有所不同，本屆冬奧會(huì)首次使用氫能作為火炬燃料，實(shí)現(xiàn)了冬奧會(huì)史上火炬的零碳排放。

本屆冬奧會(huì)“綠色”主題貫穿始終。清潔能源載體—?dú)錃猓蚱涫褂煤笾粫?huì)形成水，不會(huì)形成二氧化碳等污染物，在本次盛事中得到了廣泛應(yīng)用。除了作為火炬燃料，氫能源在賽區(qū)車輛上也大顯身手。

據(jù)張家口氫能與可再生能源研究院（以下簡(jiǎn)稱“氫能研究院”）提供的數(shù)據(jù)顯示，冬奧期間，張家口賽區(qū)投入氫燃料電池汽車710輛，其中核心的崇禮賽區(qū)為623輛。

氫能研究院執(zhí)行院長(zhǎng)、清華大學(xué)副教授王賀武介紹，北京冬奧會(huì)開創(chuàng)了國(guó)際奧運(yùn)賽事大規(guī)模用氫的先例。“2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2021年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)均有少量氫能燃料汽車投入運(yùn)營(yíng)，而此次冬奧會(huì)共有1200多輛氫燃料電池車運(yùn)行，在奧運(yùn)史上是數(shù)量最多，同時(shí)也是服務(wù)于寒冷的冬季奧運(yùn)會(huì)中數(shù)量最多的。”

在冬季，尤其是在冬奧會(huì)賽區(qū)里使用，為了保障運(yùn)動(dòng)員乘車的舒適性，車輛在非行使過(guò)程中一般會(huì)處于待機(jī)狀態(tài)，能源消耗相對(duì)較高。“理想狀態(tài)下，1公斤氫氣能替代約5升柴油的消耗量，約減少15公斤的二氧化碳排放。”王賀武解釋。氫能研究院燃料電池汽車數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)顯示，在2月4-20日的冬奧會(huì)期間，張家口賽區(qū)累計(jì)加注氫氣94.3噸，減少碳排放1414.5噸，相當(dāng)于種植6.8萬(wàn)多棵樹的吸收量，交出一份合格的“綠色辦奧成績(jī)單”。

“與柴油、汽油等傳統(tǒng)燃料相比，氫氣杜絕了顆粒物、氮氧化物等污染物的排放。對(duì)于碳排放的減少，雖然短期內(nèi)看不到效果，在長(zhǎng)期看來(lái)，對(duì)于減輕溫室效應(yīng)有不小影響。”王賀武說(shuō)。

能源革命推動(dòng)者

+94.3噸

－1414.5噸

2 月4-20日的冬奧會(huì)期間，張家口賽區(qū)累計(jì)加注氫氣94.3噸，減少碳排放1414.5噸

作為可再生能源的示范區(qū)，張家口市從2017年就開始積極推進(jìn)氫能與可再生能源的協(xié)同發(fā)展，同時(shí)高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量地推動(dòng)了氫能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和示范應(yīng)用。

“2019年，張家口市政府、北京清華工業(yè)開發(fā)研究院、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)共同發(fā)起成立了氫能研究院，為加快能源低碳化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提供可借鑒、可復(fù)制的可再生能源方案，推動(dòng)氫能更大范圍的終端的應(yīng)用。”王賀武介紹。

氫能研究院充分發(fā)揮智庫(kù)作用，為政府氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決策提供了強(qiáng)有力的支持。此外，還整合行業(yè)資源，開展先進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化。同時(shí)，氫能研究院舉辦氫能與可再生能源的論壇和專題的研討會(huì)，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家及相關(guān)國(guó)際機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，積極進(jìn)行氫能、可再生能源方面的國(guó)際交流。

“我們以張家口為案例，進(jìn)行了寒冷地區(qū)氫燃料電池汽車的應(yīng)用，這對(duì)后續(xù)推廣提供了可借鑒經(jīng)驗(yàn)。”如今，國(guó)內(nèi)燃料電池技術(shù)已經(jīng)能夠滿足實(shí)際運(yùn)行的需要。王賀武舉例說(shuō)：“我們攻克了冷啟動(dòng)技術(shù)，燃料電池汽車能夠?qū)崿F(xiàn)在零下35攝氏度的環(huán)境下快速啟動(dòng)，這在10年前是無(wú)法想象的。”

依托于氫能研究院建立起來(lái)的可再生能源示范區(qū)能源大數(shù)據(jù)中心，以服務(wù)北京2022年冬季奧運(yùn)會(huì)為契機(jī)，接入了張家口的從制氫到加氫、運(yùn)輸以及車輛運(yùn)行等所有數(shù)據(jù)。王賀武進(jìn)一步闡釋，通過(guò)對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)的跟蹤與分析，可以進(jìn)行整體優(yōu)化布局，保障安全、降低成本。在這次冬奧會(huì)上，數(shù)據(jù)中心參與了科技部科技冬奧重大專項(xiàng)中的“氫能出行”項(xiàng)目，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和展示，為綠色冬奧做出科技保障。

截至目前，數(shù)據(jù)中心已完成雙碳進(jìn)程分析、冬奧電力經(jīng)濟(jì)性分析等15款數(shù)據(jù)產(chǎn)品的開發(fā)，涉及服務(wù)新能源場(chǎng)站提質(zhì)增效、社會(huì)政府民生發(fā)展、冬奧及社會(huì)清潔發(fā)展等多個(gè)領(lǐng)域。

自主創(chuàng)新 大有作為

“2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2021年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)均有少量氫能燃料汽車投入運(yùn)營(yíng)，而此次冬奧會(huì)共有1200多輛氫燃料電池車運(yùn)行，在奧運(yùn)史上是數(shù)量最多，同時(shí)也是服務(wù)于寒冷的冬季奧運(yùn)會(huì)中數(shù)量最多的。”

近幾年，氫能源領(lǐng)域技術(shù)自主創(chuàng)新有了很大突破。王賀武以車輛應(yīng)用端為例，“燃料電池汽車最關(guān)鍵的部分就是電池發(fā)動(dòng)機(jī)。2015年左右，國(guó)內(nèi)裝的燃料電池汽車90%是用的進(jìn)口系統(tǒng)。到2019年已經(jīng)達(dá)到了50%以上的國(guó)產(chǎn)率，全部是自己的技術(shù)和產(chǎn)品來(lái)完成。”

本次冬奧會(huì)中，崇禮賽區(qū)冬奧氫燃料電池客車系統(tǒng)、電堆以及部分儲(chǔ)氫瓶和空壓機(jī)均由億華通動(dòng)力科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“億華通”）、上海神力科技有限公司等中國(guó)企業(yè)提供。億華通還聯(lián)合整車企業(yè)在延慶和崇禮賽區(qū)投入氫燃料電池汽車700余臺(tái)，為運(yùn)動(dòng)員接駁車輛提供技術(shù)保障。據(jù)了解，億華通針對(duì)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)大功率、高功率密度、環(huán)境適應(yīng)性等關(guān)鍵核心技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了攻關(guān)。依托自主研發(fā)，億華通開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的車用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)配套產(chǎn)品，率先實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)批量化生產(chǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室到流水線的產(chǎn)業(yè)化之路。

2019年版的中國(guó)氫能燃料電池汽車發(fā)展技術(shù)路線圖對(duì)氫燃料電池汽車的應(yīng)用規(guī)模有明確規(guī)劃—到2025年，將近10萬(wàn)輛的燃料電池車推廣應(yīng)用，2030-2035年，這一數(shù)字將漲至100萬(wàn)。王賀武認(rèn)為，現(xiàn)在大家對(duì)氫能源關(guān)注度很高，全國(guó)已有五個(gè)燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群，“從全國(guó)看來(lái)，這個(gè)數(shù)量估計(jì)會(huì)被突破。”

面對(duì)一些人狹義地將氫能等同于車輛燃料，王賀武解釋道，“氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用只是起到先導(dǎo)性作用，實(shí)際可應(yīng)用范圍很廣泛，包括工業(yè)、電力、建筑業(yè)等各行各業(yè)。我們寄希望于通過(guò)這次冬奧用氫，促進(jìn)國(guó)內(nèi)更多領(lǐng)域利用這種清潔能源，這對(duì)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)大有裨益。”

來(lái)自中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)氫能聯(lián)盟”）2021年4月發(fā)布的《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》顯示：當(dāng)前中國(guó)氫能的產(chǎn)量全球第一，并預(yù)計(jì)到2025年，中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到1萬(wàn)億元人民幣。要實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)，氫能將在重工業(yè)、運(yùn)輸、建筑供暖等難以脫碳的行業(yè)發(fā)揮重要作用。對(duì)此，中國(guó)氫能聯(lián)盟專家委員會(huì)主任、同濟(jì)大學(xué)教授余卓平預(yù)測(cè)：“2060年氫氣的年需求量將翻4倍，增加到1.3億噸左右，交通領(lǐng)域用氫量則會(huì)超過(guò)4000萬(wàn)噸。”

助力經(jīng)濟(jì)騰飛

無(wú)疑，一場(chǎng)冬奧會(huì)集中展示了中國(guó)在氫能燃料電池汽車領(lǐng)域的發(fā)展成果。而事實(shí)上，早在2018年，氫能源公交車就出現(xiàn)在了張家口街道上。目前，張家口已累計(jì)投運(yùn)氫燃料電池車484輛（包含小部分物流車輛）。444輛公交車?yán)塾?jì)完成載客量超6200萬(wàn)人次，累計(jì)運(yùn)行超2100萬(wàn)公里，是全國(guó)燃料電池汽車運(yùn)行數(shù)量最多、最穩(wěn)定的城市之一，被聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署評(píng)價(jià)為中國(guó)規(guī)模最大的燃料電池公交運(yùn)行地區(qū)。

2020年，張家口成立全國(guó)首家省級(jí)氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心；2021年12月，由張家口市牽頭，聯(lián)合河北省唐山市、內(nèi)蒙古烏海市、上海市奉賢區(qū)等13個(gè)城市組成的河北省燃料電池汽車示范城市群正式獲批。目前，張家口已經(jīng)出臺(tái)了《氫能張家口建設(shè)規(guī)劃（2019-2035年）》《張家口“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案》等多條政策。

依托氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和特色優(yōu)勢(shì)，張家口市圍繞“制取、儲(chǔ)運(yùn)、加注、應(yīng)用”環(huán)節(jié)，先后培育引進(jìn)億華通、海珀?duì)柕壬舷掠纹髽I(yè)18家，努力打造中國(guó)一流的氫能產(chǎn)業(yè)集群和裝備制造基地。目前已初步形成制氫、制加儲(chǔ)設(shè)備制造、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、關(guān)鍵核心零部件、氫能整車制造、加氫基礎(chǔ)設(shè)施等上下游全產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。

張家口市發(fā)展和改革委員會(huì)高技術(shù)處處長(zhǎng)尹旭光表示，接下來(lái)，張家口將圍繞氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，著力開展延鏈補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈工程，打造氫能產(chǎn)業(yè)全鏈條發(fā)展格局。

張家口經(jīng)濟(jì)在首都經(jīng)濟(jì)圈里相對(duì)比較落后，然而，在京津冀協(xié)同發(fā)展及諸多政策加持下，張家口積極網(wǎng)羅人才，吸引力越來(lái)越大。新能源事業(yè)的良好發(fā)展與此密不可分。“比如，清華大學(xué)在張家口設(shè)立了工作地點(diǎn)，為促進(jìn)張家口的經(jīng)濟(jì)發(fā)展出力。”在王賀武看來(lái)，“張家口發(fā)展空間很大，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)騰飛的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái)。”