氫能源發展駛上“快車道”

時間:2024-03-27 09:03來源:中國環境報 作者:文雯
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　　我國首列氫能源市域列車成功試跑
 
　　應用多儲能、多氫能系統分布式混合動力供能方案,時速160公里
 
　　0、10、20……160，列車駕駛室顯示器上的數字順利攀升到了160公里/小時。車廂里，中車長春軌道客車股份有限公司（以下簡稱中車長客）國家軌道客車工程研究中心新技術研究部副部長王健難掩激動心情：“這是最后一次試驗了。這次試驗成功，標志著氫能在軌道交通領域應用取得新突破。”
 
　　日前，由中車長客自主研制的我國首列氫能源市域列車在位于吉林省長春市的中車長客試驗線進行了運行試驗，列車成功以時速160公里滿載運行，實現了全系統、全場景、多層級的性能驗證，向氫能源的廣泛應用又進一步。
 
　　這次試驗的氫能源市域列車由中車長客自主研制，于2022年12月在成都下線，列車采用四輛編組，最高運行時速為160公里，列車內置氫能動力系統，為車輛運行提供動力源。
 
　　王健介紹說：“這次測試的項目包括整車的平穩性、動力系統的工作狀態、車輛能耗、加速度性能等。”
 
　　試驗過程中，列車每公里實際運行平均能耗僅為5千瓦時，達到國際領先水平，最高續航里程可達1000公里以上。“這種列車是介于地鐵和高鐵之間的交通工具，最佳運行區間距離為30公里—500公里。”王健說。
 
　　不同于傳統列車依靠化石能源或從接觸網獲取電能驅動，這次成功達速運行的首列氫能源市域列車應用了多儲能、多氫能系統分布式的混合動力供能方案，同時，采用中車長客自主開發的氫電混動能量管理策略和控制系統，實現了整車控制的深度集成，可大幅提高能量利用效率。
 
　　王健介紹說：“此次試驗首次驗證了氫能源列車在零下25攝氏度—35攝氏度環境溫度下的實際性能，試驗結果中各指標均達到車輛設計要求。”
 
　　業內人士表示，本次試驗是我國軌道交通行業在氫能源技術研發應用中的重要里程碑，將進一步助推高端交通載運裝備關鍵技術實現自主可控，為我國交通載運裝備加快形成新質生產力提供科技支撐。
 
　　近年來，我國氫能產業尤其是氫能交通工具的發展明顯提速。2022年，北京冬奧會期間使用了約1000輛氫燃料電池汽車，這是迄今為止全球最大規模的一次氫燃料電池汽車示范運營。
 
　　2023年，在北京市大興區，10輛氫燃料電池公交車在40路車隊正式“上崗”。山東省青島市一家氫能源車生產廠負責人近日表示，今年，他們已經銷售了270輛氫能源車，相比去年同期銷售的45輛，銷量可謂大幅增加。
 
　　中國汽車工業協會數據顯示，2021年和2022年，中國氫燃料電池汽車的銷量分別為1586輛和3367輛。2023年，中國氫燃料電池汽車產銷量分別約為5600輛和5800輛，同比分別增長55.3%和72%，產、銷增長同步提速。亦有數據顯示，2023年我國氫能源車產銷量分別約5600輛、5800輛，同比分別增長55%、72%左右。
 
　　各種政策支持之下，氫能源車將進入放量提速期。根據國家發改委、國家能源局此前的規劃部署，到2025年，氫燃料電池車輛保有量將達到5萬輛。
 
　　“氫”裝上陣，突破瓶頸才能抵達前景
 
　　到2050年，氫能源需求量將是目前的10倍，我國尚需補齊基礎設施短板
 
　　在向“雙碳”目標前進的路上，憑借清潔低碳、靈活高效的優點，氫能發展駛入“快車道”。今年全國兩會期間，加快氫能產業發展首次被寫入政府工作報告，這意味著，其已成為我國積極培育的新興產業和未來產業的方向之一。
 
　　據香橙會氫能數據庫不完全統計，截至2023年10月底，全國發布氫能相關政策超過900項，其中，國家層面就有150多項。全國已有27個省（自治區、直轄市）出臺省級氫能產業規劃。隨著技術的發展，氫能、氫燃料的未來發展趨勢如何？氫能應用又面臨哪些瓶頸？
 
　　氫能是交通運輸等領域大規模深度脫碳的有力選擇
 
　　“氫的應用范圍很廣，既可以作為工業原料，用于冶金、化工等領域；也可作為燃料，用于交通運輸及發電領域。”中國能源研究會儲能專委會委員劉堅告訴記者，不同于水能、風能、太陽能等一次能源，氫能屬于二次能源。“雖然使用綠電非常環保，但在一些行業比如水運、航空等，電動化存在較大技術障礙，相比之下，氫能的應用場景更加豐富。”
 
　　不論是氫燃燒還是氫燃料電池的電化學反應，最終的產物只有水，沒有污染物及碳排放，可謂真正實現“低碳”甚至“零碳”。此外，根據中國氫能聯盟數據，氫熱值較高( 140.4MJ/kg )，是同質量焦炭、汽油等化石燃料熱值的3倍—4倍，其燃料電池綜合轉化效率可達90%以上。
 
　　很多業內專家認為，氫能是推動傳統化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規模發展的理想媒介，是實現交通運輸、工業和建筑等領域大規模深度脫碳的有力選擇。特別是與可再生能源發電結合，利用電解水制取“綠氫”，不僅能實現全生命周期綠色清潔，更拓展了可再生能源的利用方式。
 
　　根據國際氫能源委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》，預計到2030 年，全球燃料電池乘用車將達到1000萬輛至1500萬輛；到2050年，氫能源需求量將是目前的10倍。
 
　　我國具有良好的制氫基礎與大規模的應用市場，發展氫能優勢顯著。加快氫能產業發展是助力我國實現“雙碳”目標的重要路徑。在國家發展改革委、國家能源局聯合印發的《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》中，氫能被確定為未來國家能源體系的重要組成部分和用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體，氫能產業被確定為戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。
 
　　據中國氫能聯盟預計，到2050年，氫氣需求量將接近6000萬噸，可實現二氧化碳減排約7億噸，氫能在我國終端能源體系中占比超過10%，產業鏈年產值可達12萬億元。
 
　　“我國是全球最大的氫能生產國和消費國，每年氫氣產量高達3500萬噸，基數巨大。”劉堅指出，“但目前氫能產品主要是依托化石能源生產的灰氫。隨著各行業減碳行動的日益深入，未來，氫能需求還將持續增長，尤其是清潔低碳的綠氫比例將會大大提高。”
 
　　據介紹，目前根據制取方式和碳排放量的不同，氫能主要分為灰氫、藍氫和綠氫三種。通過化石燃料（天然氣、煤等）轉化反應的方式制取的氫氣被稱為“灰氫”；在灰氫的基礎上，應用碳捕捉、碳封存等技術將碳保留下來，而非排入大氣的方式制取的氫氣被稱為“藍氫”；通過光電、風電等可再生能源電解水的方式制取的氫氣被稱為“綠氫”，綠氫在制取的過程中基本不會產生溫室氣體，因此也被稱為“零碳氫氣”。
 
　　據中國氫能聯盟研究院預計，遠期（2060年）超過75%的氫氣供應將來自綠氫。
 
　　亟待補齊氫氣供應基礎設施短板，凸顯“中國優勢”
 
　　劉堅介紹，近年來，我國氫能利用領域發展很快，在氫燃料商用車、氫燃料電池領域已取得明顯進展。
 
　　然而，我國在綠氫制取方面進展并不突出，一方面，制氫技術有待進步；另一方面，大規模、長距離的氫儲運也是一個短板。
 
　　“事實上，與其他發達國家相比，我國也有自己的優勢。”劉堅告訴記者，國內風能、太陽能等可再生能源發電資源比較豐富的地區，綠氫的生產成本更低。“但這些地方大多地處偏遠，需要儲存、運輸綠氫。氫儲運在全球范圍都是難題，這在某種程度上也限制了我國綠氫的發展。此外，氫氣供應基礎設施也是短板，需要補齊。”
 
　　劉堅介紹，目前歐洲嘗試使用管道運輸氫氣，我國目前有幾家央企也在嘗試使用管道方式進行氫氣的長距離運輸。
 
　　在今年全國兩會上，川渝全國政協委員聯名提交了關于氫能的提案，呼吁創建國家燃料電池汽車示范應用城市群，并將成渝氫走廊區域納入示范應用城市群，支持兩地沿城際干線加快建設氫能基礎設施，實現氫燃料電池汽車規模化運營。
 
　　民建山西省委副主委、呂梁市政協副主席、民建呂梁市委主委李慧義建議，將山西省作為構建多元制氫體系的試點省，由呂梁市牽頭，聯合太原、大同、長治、臨汾“1+4”個城市，將之列入國家“燃料電池汽車示范應用城市群”予以支持。
 
　　2020年以來，財政部、工信部等五部委批復5個氫燃料電池汽車示范城市群，“以獎代補”給予支持。
 
　　在北京億華通科技股份有限公司董事長張國強看來，氫能行業規模尚有很大的發展空間。“目前已獲批的五大城市群41座城市，4年示范期內合計計劃推廣約3.5萬輛燃料電池汽車，年均推廣量不足萬臺。此外，氫能在儲能、發電、冶金、化工等領域的應用，尚處于市場應用早期階段，未形成規模化，難以支撐氫能產業可持續發展。”
 
　　張國強指出，氫氣來源范圍小，制氫規模不足，尤其是綠氫尚未形成規模化生產，造成氫氣供應不足，氫氣價格偏高。同時，氫能儲運以高壓氣態方式為主，氫氣儲運效率低，加氫基礎設施等不健全，這些因素阻礙了氫能產業發展。
 
　　為響應國家號召，我國已有多個省份相繼發布相關政策規劃推動氫能產業積極發展。
 
　　北京市、上海市、廣東省作為第一批燃料電池汽車示范應用城市群所在地，持續推進氫能科技創新、產業鏈一體化協同發展、重點技術攻關等工作。河北省、河南省作為第二批示范應用城市群所在省份，也在加強加氫站等基礎設施建設，積極推廣燃料電池汽車的普及應用，完善政策體系。
 
　　四川、江蘇、山東、福建等多個省份也公布了加氫站、燃料電池汽車等具體規劃目標。
 
　　以2025年為節點，共有北京、廣東、廣西、貴州、海南、河北、河南及內蒙古等8個省（自治區、直轄市）公布了定量的制氫產能目標，合計為226.7萬噸/年；甘肅、海南、河北、吉林、江西、寧夏、青海及內蒙古等8個省（自治區），公布了定量的綠氫產能目標，合計為107.1萬噸/年。此外，有27個省市披露了加氫站建設計劃，擬建設數量合計約1264座。
 
　　專家聲音
 
　　中國工程院院士、中國科學院生態環境研究中心副主任賀泓：
 
　　柴油車排放實現碳中和有一個三步走路線：短期，可提高柴油機熱效率，優化排放后處理系統，實現CO2與污染物協同減排；中期，發展碳中性燃料摻燒及相應排放后處理技術，實現柴油機的部分乃至全部碳中和；長期，發展碳中性/零碳燃料直接燃燒技術、重整制氫燃料電池技術，實現徹底碳中和。
 
　　河南大學學術副校長傅聲雷：
 
　　當前，西部省份新能源發電能力會出現階段性過剩，儲存新能源發電量較好的途徑是制氫。全國溫室氣體自愿減排交易雖已啟動，但目前交易品種較少。為鼓勵制氫和用氫產業鏈發展，建議盡快把綠氫制備和用氫納入國家碳匯交易平臺資源，采用自愿減排機制等交易方案，對綠電制氫和用氫產業鏈給予支持。
 
　　隆基綠能董事長鐘寶申：
 
　　建議鼓勵可再生能源制氫，支持離網制氫項目申報。政府對項目申報應給予相應政策支持和稅收補貼，開通離網制氫項目申報流程綠色通道，將綠氫和綠氫化工納入綠色金融重點支持對象，降低綠氫項目貸款利率以及土地、稅收等成本。明確政策要求，促進綠氫多應用場景落地。
 
　　涉氫政策時間軸
 
　　2019年
 
　　國務院首次將“推動充電（加氫）等基礎設施建設”寫入當年政府工作報告，氫能源迎來發展新篇章。
 
　　2022年3月
 
　　國家發改委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》（下稱《規劃》），氫能發展國家級頂層設計正式落地。
 
　　按照《規劃》，到2025年，我國氫燃料電池車輛保有量將達到5萬輛，并完成部署建設一批加氫站，可再生能源制氫量達到10萬噸/年—20萬噸/年，成為新增氫能消費的重要組成部分，實現二氧化碳減排100萬噸/年—200萬噸/年；到2030年，形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清潔能源制氫及供應體系，產業布局合理有序，可再生能源制氫廣泛應用，有力支撐碳達峰目標實現。
 
　　2023年7月
 
　　國家標準化管理委員會、國家發改委、工信部等六部門聯合印發《氫能產業標準體系建設指南（2023版）》（以下簡稱《指南》），成為首個國家層面的全產業鏈標準體系建設指南。
 
　　《指南》明確了近3年國內國際氫能標準化工作重點任務，提出到2025年，制修訂氫能國家及行業標準30項以上；轉化國際標準5項以上，提出新提案3項以上。
 
　　2024年1月
 
　　海南省印發《氫能產業發展中長期規劃（2023—2035年）》。至此，國內已有28個省（直轄市、自治區）出臺省級氫能產業發展規劃。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 氫能源
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