川观新闻记者 寇敏芳 吴忧 王眉灵海报制作 汪银
提到氢,你会想到什么?是公园里会飞的卡通气球、是中学课本上的元素周期表、还是马路上奔跑的氢燃料公交车……
氢能作为一种清洁、高效的二次能源,是重要的“能源连接器”,与风光等新能源协同发展有广阔前景。根据国际氢能委员会预测,到2050年氢能产业规模将超过2.5万亿美元,可以满足全球近20%的能源需求。
如今,全球“氢”风劲吹,投资规模已超千亿美元,各主要经济体都在不断加大氢能产业布局。在我国,氢能被写入今年的《政府工作报告》,20 多个省份已发布200余份氢能规划和指导意见,开启氢能产业新赛道大角逐。
“赛场”竞技大幕拉开,四川实力如何?5月中旬开始,川观新闻记者展开调查,从制氢、储氢、运氢、加氢、用氢等氢能全产业链视角,感受四川练“氢”功现状。
如何“氢”尽所能?
发挥四川清洁能源优势,加速破解绿氢成本制约难题
年增长25%,三年翻一番,进入全国前五——5月20日,成都在新型工业化推进大会上,宣布了打造“绿氢之都”的三年发展目标。去年,成都市氢能全产业链产值130亿元,同比增长10%。
大幅提升增长目标,成都底气何在?
走进成都的氢能企业,这个问号被逐渐拉直:厚普股份加氢设备市场占有率20%,全国排名第3;中材科技储氢瓶市场占有率22%,全国排名第2;亚联氢能自主研制天然气制氢装置,市场占有率15%,全国排名第5……
“总的来说,成都在储氢装备、加氢设备、天然气制氢装置在全国处于优势地位。” 成都市经信局市新经济委新能源与节能环保产业处处长郑学宇介绍。
成都氢能产业的发展是四川的一个缩影。早在2010年,四川就前瞻布局了氢能产业,近年来不断出台系列支持政策,推动技术创新突破、产业成链成群。今年4月,四川再次提出,将对氢能产业采取超常规最大力度精准支持,以应用为导向,发挥资源优势,破解卡点、堵点,推动绿氢全产业链高质量发展。
如今,四川已聚集企业及科研院所100余户,覆盖氢气“制—储—运—加—用”全产业链。拥有东方电气等氢能全产业链布局的中央企业,培育了厚普股份、四川金星、荣创新能、蜀道装备等众多细分领域头部企业,吸引势加透博、莒纳科技、东材科技、中自环保、亿华通等一批国内知名企业落户,初步形成集技术研发、装备制造、检验检测、示范应用于一体的生态体系。
蜀道装备研发的、具有自主知识产权的加氢撬,加氢时间约20分钟。
氢能企业用脚投票选择四川,一个非常重要的原因是四川的“绿色”优势。在天府永兴实验室首席科学家办公室主任马晓宇看来,四川氢能产业发展最核心的竞争力在于拥有源源不断的水风光资源。他认为,清洁能源自身波动性伴随的峰谷调解、全时储能、安全储运等需求,为四川氢能全产业链条发展提供了得天独厚的实践场景。
现阶段,氢的利用仍然存在成本高、储运困难、转换效率低等问题。厚普股份市场营销总监姜勇给记者算了一笔账,传统煤制氢的成本大约为0.8元/立方米,而天然气制氢的成本大约为1.2元/立方米。
“如果采用常规电力,电解水制氢在成本上并无优势。”
但对四川来说,这正是机遇所在。从全国制氢的大背景看,目前全国煤制氢和天然气制氢占比近八成,绿色氢能则是利用可再生能源、通过电解工序产生的,其碳排放可以达到净零。经济和信息化厅相关负责人介绍,四川已经在攀枝花、凉山、成都等地试点建设绿氢制备基地,还综合利用工业副产氢及氢氨、氢醇等大量富余氢气资源,形成了以副产氢(蓝氢)为主、绿氢加速发展的氢源多元化局面,氢源制备规模居全国第四。
作为清洁能源大省,四川风电光伏资源规划装机超2亿千瓦,水电装机超1亿千瓦。“绿色氢能是四川绿色发展的必然选择,也是抢占产业新赛道的关键。”德国国家工程院院士雷宪章说。
马晓宇建议,破解绿氢成本高的问题,除了加大补贴力度和技术攻关支持外,还应针对四川新增光伏和水电建设项目,根据未来消纳缺口,适度匹配绿氢制储运用一体化示范项目,探索清洁能源低成本转化为绿氢、全时段转化电能的新路,打造富有四川特色的大规模绿氢电能转化产业。
“氢”装上阵靠什么?
以标志性产品为引领 ,突破掌握多项关键核心技术
在成都市郫都区的蜀道装备氢能工程技术研发中心,一台超过成人高度的低温液态储氢罐刚刚下线,罐体上的焊缝还未经打磨,但已光滑如镜。
“液态储氢需要将温度保持在零下250多摄氏度,采用的是高真空绝热设计。”中心负责人告诉记者,从材料合成、罐体设计到焊接工艺,每一道都是难关,而蜀道装备依靠在液化天然气(LNG)领域的技术积淀,成功研制氢气液化和液氢储运关键装备,在液氢领域站稳了行业地位。
经济和信息化厅相关负责人介绍,近年来,四川围绕氢能装备研发制造,突破掌握多项关键核心技术,覆盖氢气“制—储—运—加—用”全产业链的标志性产品不断涌现,加氢枪、空压机等核心部件打破垄断,长寿命膜电极及燃料电池、高压储氢罐等产品技术国内领先。
在德阳市,东方电气集团东方锅炉股份有限公司建成一座氢能全产业链应用技术示范园,集成了多种绿色制氢方案、多元储氢与氢储能技术、多路径氢能综合应用系统。公司相关负责人介绍,东方电气集团已成为氢能领域系统解决方案提供商,在燃料电池、制储氢等方面已形成一批标志性产品,并在功率等级、转化效率、长寿命等关键指标上达到国内领先水平。
在德阳,东方电气集团东方锅炉股份有限公司建成一座氢能全产业链应用技术示范园。
去年,东方电气集团与深圳大学/四川大学谢和平院士团队合作,研制漂浮式海上制氢平台“东福一号”,开展全球首次海上风电无淡化海水原位直接电解制氢技术海上中试,获得成功。这项能够大幅度降低制氢成本、被视为“将改变世界能源格局”的新技术,即将开启工程示范和产业化。
东方电气集团生产的氢燃料电池产品。
再看应用端的氢能装备。前不久,我国首列氢能源市域列车试跑,成功满载达速。时速160公里,每公里能耗5千瓦时,最高续航里程1000公里以上——一系列表现优异的指标,离不开四川荣创新能动力系统有限公司研制的“心脏”。
该列车一年多前在成都新津下线,装备荣创新能提供的第三代氢能动力系统,采用氢燃料电池和超级电容相结合的能源供应方式,可以满足轨道交通时速200公里级需求。目前,国内70%氢能轨道交通车型的动力系统出自荣创新能。
除了列车,在氢能汽车领域,四川也走在前列。四川发展(控股)公司旗下的成都客车股份有限公司,已累计生产超过258辆氢能客车并投入运营,累计安全运营总里程已超过4200万公里,单车最高里程达40万公里,积累了宝贵的氢能汽车研发、制造、服务经验。
目前,成都客车股份有限公司已具备年产5000辆氢能客车、专用车整车及底盘的生产能力。公司相关负责人介绍,依托国内领先的燃料电池性能测试台架、燃料电池汽车驱动系统综合测试平台等一批高水平实验室,公司具备了一流的研发测试能力,正加快推进氢燃料电池BRT客车、公路旅游客车、中重型货车及冷链物流车、环卫车整车及关键零部件的研发,拓展氢能商用车产品系列 。
“氢”力何以“氢”为?
氢能汽车“领跑”,不断丰富应用场景
5月17日,一辆长约10米的公交车从成都市郫都区清江公交站驶出,沿着P20路行驶路线前行。炎炎烈日下,车辆运行平稳,除了轻微的空调运行声,没有其他杂音。若非车身上的“氢动力”标志,看不出该车和传统能源公交车或锂电公交车有何区别。
成都市郫都区运营的氢能公交车。陈旻翔 摄
“像这样的氢燃料电池公交车,我们一共有200辆。”郫都区巴士公交有限公司技术部科长鲍昱说,2017年12月底,全国第一条载人氢能源公交车运行线路在郫都区开通。至今近7年时间,示范运营线路已超过30条,累计行驶2934万公里,载客1975万人次,没有发生过一次安全事故。
氢能公交车电堆。陈旻翔 摄
其实刚投用的时候,大家也是“谈氢色变”,在车上连电话都不敢打;经过2个月左右的试运营,逐渐放下心来,到现在,已经完全接受。几年来车辆不断更新,在应用中发现的绝缘包扎不到位、下雨天故障多,电机除尘不便捷等问题,经反馈后都得到了解决,“性能很稳定。”
这些氢能源公交车的制造商是成都客车股份有限公司。据成都客车总工程师杨剑波介绍,公司具有领先优势的自主核心技术,目前已完成燃料电池客车集成技术的第六代迭代。
氢能源产业在交通运输领域有着较多应用。除了公共交通,在物流货运等领域,氢燃料电池货车示范应用也已铺开。
去年12月,成德眉资首条氢能“零碳”道路运输线路开始发运,使用重汽王牌搭载东方电气氢燃料电池系统的49吨氢能重卡,进行成都往返德阳及绵阳等地区的烟草及相关原料、辅料运输。今年2月26日,一辆满载啤酒的49吨氢能重卡完成“新都-九龙坡”往返700公里高速直达干线运行,成功贯通成渝氢走廊,全程只在起点和终点加氢,该重卡搭载的氢燃料电池由川企新研氢能研发,续航里程达到600公里。
据交通运输厅统计,目前全省在成都、德阳、内江、凉山等地布局了加氢站,推广应用的氢燃料公交车和物流货运车等各类氢能源车辆已有600余台,示范规模西部第一、全国前列。
虽然上路的车辆不少,但还未形成规模化的应用,运行成本是一大桎梏。据了解,氢能新能源车辆成本由车辆购置成本和用氢成本构成,这两项都比同类型燃油或电能新能源车辆高,以郫都区运营的氢能客车为例,其车辆购置费和加氢费用分别是锂电公交客车的3倍和4倍。此外,加氢站布局少、建设规模小,车辆加氢是一大难题。
拥有交通运输领域全产业链的蜀道集团,正谋划在全闭环场景下开展相关应用。“在高寒高海拔地区,氢能的耗损比同为清洁能源的绿电更低、动力更足,优势明显。”蜀道集团总经理张胜介绍,集团旗下的蜀道装备拥有制氢、氢液化、氢加注相关技术和专利,集团又拥有诸多交通建设项目,在省级相关部门的支持下,计划将甘孜州内部分建设项目使用的施工车辆更换为氢能源车辆,并在甘孜州康定市新都桥境内设置制氢加氢一体站,为施工车辆和过往的氢能源货车“补能”,冀望通过制-储-运-加-用全闭环应用示范,进一步降低氢能车辆使用成本。
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