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氢能源发展驶上“快车道”

时间:2024-03-27 09:03来源:中国环境报 作者:文雯
点击: 次
　　我国首列氢能源市域列车成功试跑
 
　　应用多储能、多氢能系统分布式混合动力供能方案,时速160公里
 
　　0、10、20……160，列车驾驶室显示器上的数字顺利攀升到了160公里/小时。车厢里，中车长春轨道客车股份有限公司（以下简称中车长客）国家轨道客车工程研究中心新技术研究部副部长王健难掩激动心情：“这是最后一次试验了。这次试验成功，标志着氢能在轨道交通领域应用取得新突破。”
 
　　日前，由中车长客自主研制的我国首列氢能源市域列车在位于吉林省长春市的中车长客试验线进行了运行试验，列车成功以时速160公里满载运行，实现了全系统、全场景、多层级的性能验证，向氢能源的广泛应用又进一步。
 
　　这次试验的氢能源市域列车由中车长客自主研制，于2022年12月在成都下线，列车采用四辆编组，最高运行时速为160公里，列车内置氢能动力系统，为车辆运行提供动力源。
 
　　王健介绍说：“这次测试的项目包括整车的平稳性、动力系统的工作状态、车辆能耗、加速度性能等。”
 
　　试验过程中，列车每公里实际运行平均能耗仅为5千瓦时，达到国际领先水平，最高续航里程可达1000公里以上。“这种列车是介于地铁和高铁之间的交通工具，最佳运行区间距离为30公里—500公里。”王健说。
 
　　不同于传统列车依靠化石能源或从接触网获取电能驱动，这次成功达速运行的首列氢能源市域列车应用了多储能、多氢能系统分布式的混合动力供能方案，同时，采用中车长客自主开发的氢电混动能量管理策略和控制系统，实现了整车控制的深度集成，可大幅提高能量利用效率。
 
　　王健介绍说：“此次试验首次验证了氢能源列车在零下25摄氏度—35摄氏度环境温度下的实际性能，试验结果中各指标均达到车辆设计要求。”
 
　　业内人士表示，本次试验是我国轨道交通行业在氢能源技术研发应用中的重要里程碑，将进一步助推高端交通载运装备关键技术实现自主可控，为我国交通载运装备加快形成新质生产力提供科技支撑。
 
　　近年来，我国氢能产业尤其是氢能交通工具的发展明显提速。2022年，北京冬奥会期间使用了约1000辆氢燃料电池汽车，这是迄今为止全球最大规模的一次氢燃料电池汽车示范运营。
 
　　2023年，在北京市大兴区，10辆氢燃料电池公交车在40路车队正式“上岗”。山东省青岛市一家氢能源车生产厂负责人近日表示，今年，他们已经销售了270辆氢能源车，相比去年同期销售的45辆，销量可谓大幅增加。
 
　　中国汽车工业协会数据显示，2021年和2022年，中国氢燃料电池汽车的销量分别为1586辆和3367辆。2023年，中国氢燃料电池汽车产销量分别约为5600辆和5800辆，同比分别增长55.3%和72%，产、销增长同步提速。亦有数据显示，2023年我国氢能源车产销量分别约5600辆、5800辆，同比分别增长55%、72%左右。
 
　　各种政策支持之下，氢能源车将进入放量提速期。根据国家发改委、国家能源局此前的规划部署，到2025年，氢燃料电池车辆保有量将达到5万辆。
 
　　“氢”装上阵，突破瓶颈才能抵达前景
 
　　到2050年，氢能源需求量将是目前的10倍，我国尚需补齐基础设施短板
 
　　在向“双碳”目标前进的路上，凭借清洁低碳、灵活高效的优点，氢能发展驶入“快车道”。今年全国两会期间，加快氢能产业发展首次被写入政府工作报告，这意味着，其已成为我国积极培育的新兴产业和未来产业的方向之一。
 
　　据香橙会氢能数据库不完全统计，截至2023年10月底，全国发布氢能相关政策超过900项，其中，国家层面就有150多项。全国已有27个省（自治区、直辖市）出台省级氢能产业规划。随着技术的发展，氢能、氢燃料的未来发展趋势如何？氢能应用又面临哪些瓶颈？
 
　　氢能是交通运输等领域大规模深度脱碳的有力选择
 
　　“氢的应用范围很广，既可以作为工业原料，用于冶金、化工等领域；也可作为燃料，用于交通运输及发电领域。”中国能源研究会储能专委会委员刘坚告诉记者，不同于水能、风能、太阳能等一次能源，氢能属于二次能源。“虽然使用绿电非常环保，但在一些行业比如水运、航空等，电动化存在较大技术障碍，相比之下，氢能的应用场景更加丰富。”
 
　　不论是氢燃烧还是氢燃料电池的电化学反应，最终的产物只有水，没有污染物及碳排放，可谓真正实现“低碳”甚至“零碳”。此外，根据中国氢能联盟数据，氢热值较高( 140.4MJ/kg )，是同质量焦炭、汽油等化石燃料热值的3倍—4倍，其燃料电池综合转化效率可达90%以上。
 
　　很多业内专家认为，氢能是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想媒介，是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的有力选择。特别是与可再生能源发电结合，利用电解水制取“绿氢”，不仅能实现全生命周期绿色清洁，更拓展了可再生能源的利用方式。
 
　　根据国际氢能源委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》，预计到2030 年，全球燃料电池乘用车将达到1000万辆至1500万辆；到2050年，氢能源需求量将是目前的10倍。
 
　　我国具有良好的制氢基础与大规模的应用市场，发展氢能优势显著。加快氢能产业发展是助力我国实现“双碳”目标的重要路径。在国家发展改革委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》中，氢能被确定为未来国家能源体系的重要组成部分和用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，氢能产业被确定为战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。
 
　　据中国氢能联盟预计，到2050年，氢气需求量将接近6000万吨，可实现二氧化碳减排约7亿吨，氢能在我国终端能源体系中占比超过10%，产业链年产值可达12万亿元。
 
　　“我国是全球最大的氢能生产国和消费国，每年氢气产量高达3500万吨，基数巨大。”刘坚指出，“但目前氢能产品主要是依托化石能源生产的灰氢。随着各行业减碳行动的日益深入，未来，氢能需求还将持续增长，尤其是清洁低碳的绿氢比例将会大大提高。”
 
　　据介绍，目前根据制取方式和碳排放量的不同，氢能主要分为灰氢、蓝氢和绿氢三种。通过化石燃料（天然气、煤等）转化反应的方式制取的氢气被称为“灰氢”；在灰氢的基础上，应用碳捕捉、碳封存等技术将碳保留下来，而非排入大气的方式制取的氢气被称为“蓝氢”；通过光电、风电等可再生能源电解水的方式制取的氢气被称为“绿氢”，绿氢在制取的过程中基本不会产生温室气体，因此也被称为“零碳氢气”。
 
　　据中国氢能联盟研究院预计，远期（2060年）超过75%的氢气供应将来自绿氢。
 
　　亟待补齐氢气供应基础设施短板，凸显“中国优势”
 
　　刘坚介绍，近年来，我国氢能利用领域发展很快，在氢燃料商用车、氢燃料电池领域已取得明显进展。
 
　　然而，我国在绿氢制取方面进展并不突出，一方面，制氢技术有待进步；另一方面，大规模、长距离的氢储运也是一个短板。
 
　　“事实上，与其他发达国家相比，我国也有自己的优势。”刘坚告诉记者，国内风能、太阳能等可再生能源发电资源比较丰富的地区，绿氢的生产成本更低。“但这些地方大多地处偏远，需要储存、运输绿氢。氢储运在全球范围都是难题，这在某种程度上也限制了我国绿氢的发展。此外，氢气供应基础设施也是短板，需要补齐。”
 
　　刘坚介绍，目前欧洲尝试使用管道运输氢气，我国目前有几家央企也在尝试使用管道方式进行氢气的长距离运输。
 
　　在今年全国两会上，川渝全国政协委员联名提交了关于氢能的提案，呼吁创建国家燃料电池汽车示范应用城市群，并将成渝氢走廊区域纳入示范应用城市群，支持两地沿城际干线加快建设氢能基础设施，实现氢燃料电池汽车规模化运营。
 
　　民建山西省委副主委、吕梁市政协副主席、民建吕梁市委主委李慧义建议，将山西省作为构建多元制氢体系的试点省，由吕梁市牵头，联合太原、大同、长治、临汾“1+4”个城市，将之列入国家“燃料电池汽车示范应用城市群”予以支持。
 
　　2020年以来，财政部、工信部等五部委批复5个氢燃料电池汽车示范城市群，“以奖代补”给予支持。
 
　　在北京亿华通科技股份有限公司董事长张国强看来，氢能行业规模尚有很大的发展空间。“目前已获批的五大城市群41座城市，4年示范期内合计计划推广约3.5万辆燃料电池汽车，年均推广量不足万台。此外，氢能在储能、发电、冶金、化工等领域的应用，尚处于市场应用早期阶段，未形成规模化，难以支撑氢能产业可持续发展。”
 
　　张国强指出，氢气来源范围小，制氢规模不足，尤其是绿氢尚未形成规模化生产，造成氢气供应不足，氢气价格偏高。同时，氢能储运以高压气态方式为主，氢气储运效率低，加氢基础设施等不健全，这些因素阻碍了氢能产业发展。
 
　　为响应国家号召，我国已有多个省份相继发布相关政策规划推动氢能产业积极发展。
 
　　北京市、上海市、广东省作为第一批燃料电池汽车示范应用城市群所在地，持续推进氢能科技创新、产业链一体化协同发展、重点技术攻关等工作。河北省、河南省作为第二批示范应用城市群所在省份，也在加强加氢站等基础设施建设，积极推广燃料电池汽车的普及应用，完善政策体系。
 
　　四川、江苏、山东、福建等多个省份也公布了加氢站、燃料电池汽车等具体规划目标。
 
　　以2025年为节点，共有北京、广东、广西、贵州、海南、河北、河南及内蒙古等8个省（自治区、直辖市）公布了定量的制氢产能目标，合计为226.7万吨/年；甘肃、海南、河北、吉林、江西、宁夏、青海及内蒙古等8个省（自治区），公布了定量的绿氢产能目标，合计为107.1万吨/年。此外，有27个省市披露了加氢站建设计划，拟建设数量合计约1264座。
 
　　专家声音
 
　　中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心副主任贺泓：
 
　　柴油车排放实现碳中和有一个三步走路线：短期，可提高柴油机热效率，优化排放后处理系统，实现CO2与污染物协同减排；中期，发展碳中性燃料掺烧及相应排放后处理技术，实现柴油机的部分乃至全部碳中和；长期，发展碳中性/零碳燃料直接燃烧技术、重整制氢燃料电池技术，实现彻底碳中和。
 
　　河南大学学术副校长傅声雷：
 
　　当前，西部省份新能源发电能力会出现阶段性过剩，储存新能源发电量较好的途径是制氢。全国温室气体自愿减排交易虽已启动，但目前交易品种较少。为鼓励制氢和用氢产业链发展，建议尽快把绿氢制备和用氢纳入国家碳汇交易平台资源，采用自愿减排机制等交易方案，对绿电制氢和用氢产业链给予支持。
 
　　隆基绿能董事长钟宝申：
 
　　建议鼓励可再生能源制氢，支持离网制氢项目申报。政府对项目申报应给予相应政策支持和税收补贴，开通离网制氢项目申报流程绿色通道，将绿氢和绿氢化工纳入绿色金融重点支持对象，降低绿氢项目贷款利率以及土地、税收等成本。明确政策要求，促进绿氢多应用场景落地。
 
　　涉氢政策时间轴
 
　　2019年
 
　　国务院首次将“推动充电（加氢）等基础设施建设”写入当年政府工作报告，氢能源迎来发展新篇章。
 
　　2022年3月
 
　　国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》（下称《规划》），氢能发展国家级顶层设计正式落地。
 
　　按照《规划》，到2025年，我国氢燃料电池车辆保有量将达到5万辆，并完成部署建设一批加氢站，可再生能源制氢量达到10万吨/年—20万吨/年，成为新增氢能消费的重要组成部分，实现二氧化碳减排100万吨/年—200万吨/年；到2030年，形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系，产业布局合理有序，可再生能源制氢广泛应用，有力支撑碳达峰目标实现。
 
　　2023年7月
 
　　国家标准化管理委员会、国家发改委、工信部等六部门联合印发《氢能产业标准体系建设指南（2023版）》（以下简称《指南》），成为首个国家层面的全产业链标准体系建设指南。
 
　　《指南》明确了近3年国内国际氢能标准化工作重点任务，提出到2025年，制修订氢能国家及行业标准30项以上；转化国际标准5项以上，提出新提案3项以上。
 
　　2024年1月
 
　　海南省印发《氢能产业发展中长期规划（2023—2035年）》。至此，国内已有28个省（直辖市、自治区）出台省级氢能产业发展规划。
 
(责任编辑：子蕊)
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