“氫”牽冬奧，國(guó)家電投打造氫能產(chǎn)業(yè)國(guó)家隊(duì)

王哲 劉雪峰

在《巴黎協(xié)定》簽署5周年之際，中國(guó)向世界莊嚴(yán)宣示了2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)碳中和的國(guó)家目標(biāo)。即將舉行的北京2022年冬奧會(huì)也將“綠色辦奧”理念貫穿于籌辦工作。習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)：綠色辦奧，就要堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、資源節(jié)約、環(huán)境友好，為冬奧會(huì)打下美麗中國(guó)底色。

在這樣的背景下，氫能產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了風(fēng)口，隨著全球?qū)Πl(fā)展新能源的高度關(guān)注，氫能技術(shù)成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的競(jìng)爭(zhēng)前沿。2019年，氫能被首次寫(xiě)入我國(guó)《政府工作報(bào)告》，2020年以來(lái)政府先后印發(fā)了多份文件，各地積極出臺(tái)配套規(guī)劃和政策，多個(gè)省市發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)規(guī)劃，提速加碼布局氫能源產(chǎn)業(yè)。據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)10年將是我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要機(jī)遇期，氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在我國(guó)將突破萬(wàn)億元，成為引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新增長(zhǎng)極。

面對(duì)如此大的一塊“蛋糕”，該如何占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)高地，實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)及技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展呢？早在2019年“全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇”上，國(guó)家電投集團(tuán)公司董事長(zhǎng)、黨組書(shū)記錢智民就率先提出了電氫能源體系將成為構(gòu)建現(xiàn)代能源體系途徑之一的發(fā)展判斷。通過(guò)打造綠色電氫體系，深化氫能產(chǎn)業(yè)布局，提升技術(shù)創(chuàng)新能力，完善產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)支撐，將有效推動(dòng)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(xiàn)。兩年來(lái)國(guó)家電投用一步一個(gè)腳印的實(shí)踐向這一目標(biāo)有力邁進(jìn)。

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(dòng)……搭載國(guó)家電投“氫騰”牌氫燃料電池的200輛氫能大巴與200余人的運(yùn)營(yíng)及保障團(tuán)隊(duì)正整裝待發(fā)，即將開(kāi)啟2022年冬奧會(huì)及冬殘奧會(huì)延慶賽區(qū)交通接駁保障之旅。

2021年12月15日，搭載國(guó)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(guò)長(zhǎng)城，跋山涉水行駛800多公里到達(dá)北京延慶完成首批交付。這批氫能大巴均為11米長(zhǎng)的旅游車，核載46人，車輛配備進(jìn)口氣囊、豪華座椅、超低溫?zé)岜美渑照{(diào)，乘坐十分舒適。相較于電動(dòng)客車，氫燃料客車不僅同樣環(huán)保，更具備能量補(bǔ)給速度快、用時(shí)少，可在-20℃的條件下平穩(wěn)運(yùn)行等優(yōu)勢(shì)，此次交付的30輛氫燃料客車在冬天大批量、長(zhǎng)距離運(yùn)行全面檢驗(yàn)了其可靠性、穩(wěn)定性。

該款氫能大巴是國(guó)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(dá)630公里，可滿足絕大部分城市客運(yùn)交通場(chǎng)景需求，綠色環(huán)保，運(yùn)行持久。氫能大巴所搭載的“氫騰”FCS80燃料電池系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)材料級(jí)全自主化。為應(yīng)對(duì)冬奧延慶賽區(qū)可能出現(xiàn)的極端氣候條件，性能比肩國(guó)際領(lǐng)先水平。

據(jù)了解，北京冬奧會(huì)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(wù)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(guó)商飛無(wú)人機(jī)——靈雀-H、ET120、GT30。這些氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)具有零碳排放、耐低溫、長(zhǎng)續(xù)航等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)運(yùn)行，可應(yīng)用于巡檢、空中攝像、無(wú)人貨運(yùn)等領(lǐng)域。據(jù)悉，3架無(wú)人機(jī)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(yùn)力保障。這批氫能無(wú)人機(jī)安裝的國(guó)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(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行功率定制，在系統(tǒng)功率密度、使用循環(huán)壽命等指標(biāo)上處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，有效提升了無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間。

2019年，國(guó)家電投氫能公司與中國(guó)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(shì)開(kāi)展以氫燃料電池為主的混合動(dòng)力新能源飛行器開(kāi)發(fā)及動(dòng)力系統(tǒng)集成工作，先后完成了靈雀-H等新能源動(dòng)力驗(yàn)證機(jī)型的研制。雙方的合作作為未來(lái)科學(xué)城跨界創(chuàng)新的標(biāo)志性典范，先后獲得北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目體制機(jī)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(shè)計(jì)方案”。冬奧會(huì)結(jié)束后雙方還將持續(xù)開(kāi)展氫能無(wú)人機(jī)相關(guān)應(yīng)用推廣，推動(dòng)氫能成果落地。

即將服務(wù)冬奧的氫能大巴車隊(duì)。

除無(wú)人機(jī)外，國(guó)家電投空冷系列燃料電池產(chǎn)品還可被應(yīng)用于基站電源、快遞物流等領(lǐng)域，而且氫能無(wú)人機(jī)和氫能物流車都可以通過(guò)更換氫氣瓶完成續(xù)航，操作簡(jiǎn)便省時(shí)。

服務(wù)冬奧的氫能大巴、氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)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(guān)鍵核心部件之一——質(zhì)子交換膜此前幾乎均靠進(jìn)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(huì)成為我國(guó)氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)重要的“卡脖子”問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)燃料電池關(guān)鍵材料和零部件國(guó)產(chǎn)化、批量生產(chǎn)，有助于大幅降低整車成本?！绊?xiàng)目打破了市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)外廠家壟斷的局面，達(dá)產(chǎn)后可同時(shí)滿足2萬(wàn)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(wú)人飛機(jī)等其應(yīng)用場(chǎng)景?！眹?guó)家電投氫能公司武漢綠動(dòng)總經(jīng)理劉真介紹。

2021年12月初，我國(guó)首條全自主可控的國(guó)家電投30萬(wàn)平方米質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線在武漢投產(chǎn)，這也是該領(lǐng)域目前技術(shù)最先進(jìn)、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(shí)現(xiàn)多項(xiàng)突破。通過(guò)采用先進(jìn)高精度涂布技術(shù)和熱處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)子交換膜涂布厚度的精細(xì)控制。先進(jìn)的在線檢測(cè)及工藝過(guò)程檢測(cè)儀器，對(duì)質(zhì)子交換膜的厚度、缺陷及瑕疵在線檢測(cè)并實(shí)時(shí)反饋調(diào)整，可以有效提高批量化生產(chǎn)的一致性，進(jìn)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(dǎo)率、氣體滲透率、機(jī)械強(qiáng)度等方面均相當(dāng)或優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品，價(jià)格卻只有一半左右。”劉真稱。

中國(guó)科學(xué)院院士、武漢理工大學(xué)校長(zhǎng)張清杰直言，質(zhì)子交換膜成本對(duì)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(guó)在質(zhì)子交換膜高端產(chǎn)品領(lǐng)域有了自主生產(chǎn)能力，由此推動(dòng)我國(guó)燃料電池核心材料產(chǎn)業(yè)向前大步邁進(jìn)。

包括武漢在內(nèi)，國(guó)家電投集團(tuán)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(shè)產(chǎn)業(yè)基地，計(jì)劃形成年產(chǎn)萬(wàn)套燃料電池電堆及催化劑、膜電極、雙極板等關(guān)鍵材料部件的自動(dòng)化產(chǎn)線。除了質(zhì)子交換膜，國(guó)家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司還推進(jìn)催化劑、膜電極、雙極板等關(guān)鍵材料和部件的研發(fā)，在功率等級(jí)、功率密度、環(huán)境適應(yīng)性、耐久性等方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

如何激發(fā)下游市場(chǎng)需求、促進(jìn)氫產(chǎn)業(yè)鏈的全面發(fā)展，讓氫能的應(yīng)用規(guī)模獲得質(zhì)的飛躍，是氫能行業(yè)需要持續(xù)面對(duì)的挑戰(zhàn)。

國(guó)家電投集團(tuán)在履行國(guó)家能源轉(zhuǎn)型使命任務(wù)的同時(shí)，有力地抓住了冬奧會(huì)這個(gè)加快推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)示范應(yīng)用的有利契機(jī)，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(diǎn)推進(jìn)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(guān)鍵核心技術(shù)的自主研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，穩(wěn)步推進(jìn)氫能技術(shù)創(chuàng)新和示范項(xiàng)目建設(shè)。

2021 年12 月初，我國(guó)首條全自主可控的國(guó)家電投30 萬(wàn)平方米質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線在武漢投產(chǎn)。

2018年，國(guó)家電投就成立了氫能工程領(lǐng)導(dǎo)小組，由董事長(zhǎng)錢智民擔(dān)任組長(zhǎng)，領(lǐng)導(dǎo)小組每?jī)傻饺齻€(gè)月專門聽(tīng)取氫能產(chǎn)業(yè)板塊的進(jìn)展情況，并給予大力支持。2020年9月，國(guó)家電投集團(tuán)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(guó)家電投“氫騰”燃料電池客車在博鰲亞洲論壇2021年年會(huì)現(xiàn)場(chǎng)首次亮相，為年會(huì)提供交通接駁服務(wù)。2021年8月，國(guó)家電投旗下的中國(guó)電力投資建設(shè)的北京中關(guān)村延慶園氫能產(chǎn)業(yè)園二期項(xiàng)目冬奧配套加氫站（70兆帕）投入使用。2021年12月，國(guó)家電投氫能公司全自主可控30萬(wàn)平方米質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線在武漢投產(chǎn)……

國(guó)家電投氫能公司通過(guò)自主研發(fā)，已掌握了氫燃料電池從關(guān)鍵材料部件到整體集成的核心技術(shù)，完成系列化燃料電池電堆產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品綜合性能已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。國(guó)家電投集團(tuán)已經(jīng)建成國(guó)內(nèi)一流的氫能及燃料電池實(shí)驗(yàn)研發(fā)平臺(tái)，覆蓋氫燃料電池關(guān)鍵技術(shù)、制儲(chǔ)氫關(guān)鍵技術(shù)、氫安全與檢測(cè)技術(shù)等多個(gè)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(zhǎng)春成立氫能技術(shù)研究機(jī)構(gòu)，整合國(guó)內(nèi)外創(chuàng)新資源，形成了技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)制造、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的全鏈條產(chǎn)業(yè)能力，是國(guó)內(nèi)氫能行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。未來(lái)，國(guó)家電投集團(tuán)將圍繞氫燃料電池關(guān)鍵核心技術(shù)開(kāi)發(fā)、PEM制氫等氫能上下游產(chǎn)業(yè)，整合集團(tuán)內(nèi)風(fēng)、光資源，與各地政府以及相關(guān)企業(yè)共同推進(jìn)氫能示范應(yīng)用，為氫能應(yīng)用創(chuàng)造廣闊的發(fā)展空間，為推動(dòng)清潔能源低碳轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)大動(dòng)力。

國(guó)家電投氫能公司首席技術(shù)官柴茂榮表示，在氫能產(chǎn)業(yè)布局方面，國(guó)家電投的目標(biāo)是發(fā)揮國(guó)家大型能源央企的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，打通“卡脖子”的關(guān)鍵材料和工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)燃料電池的全產(chǎn)業(yè)鏈完全自主化。

國(guó)家電投氫能公司總經(jīng)理張銀廣說(shuō)，氫能源的推廣除了需要相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，還需要通過(guò)創(chuàng)新的商業(yè)模式，讓更多的社會(huì)資本進(jìn)入到這一產(chǎn)業(yè)中來(lái)，通過(guò)企業(yè)化運(yùn)營(yíng)來(lái)大幅度降低成本，打通整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條，以應(yīng)用來(lái)牽引整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的成熟和規(guī)?；l(fā)展。他說(shuō)：“這是國(guó)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”戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)施的大背景下，我國(guó)出臺(tái)多項(xiàng)政策鼓勵(lì)支持氫燃料電池汽車發(fā)展。中共中央、國(guó)務(wù)院2021年11月初發(fā)布的《關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見(jiàn)》提出，推動(dòng)氫燃料電池汽車示范應(yīng)用，有序推廣清潔能源汽車。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前已有29個(gè)省區(qū)市、超過(guò)48座城市出臺(tái)了推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。

在氫能方面，國(guó)家電投已經(jīng)成為國(guó)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(shù)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(luò)逐步完備，國(guó)家電投氫燃料電池在汽車上的推廣應(yīng)用將進(jìn)入規(guī)?；虡I(yè)化發(fā)展階段，將在“十四五”階段瞄準(zhǔn)“綠電交通”領(lǐng)域加大資源投入、加強(qiáng)模式創(chuàng)新，定制開(kāi)發(fā)不同應(yīng)用場(chǎng)景的電能替代、氫能替代交通運(yùn)輸、物流及工程用車;全力推進(jìn)“氫騰”氫燃料電池、“超級(jí)能元”儲(chǔ)能單元等產(chǎn)品的應(yīng)用;充分結(jié)合綠電領(lǐng)域現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)，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(guó)內(nèi)能源交通企業(yè)合力打造共享共贏的生態(tài)圈。