氫能作為一種清潔低碳、熱值高、來源多樣的綠色能源，被譽(yù)為21世紀(jì)的“終極能源”。對油氣資源貧乏的河南而言，大力發(fā)展以氫能為代表的可再生清潔能源，是難得的一次換道領(lǐng)跑機(jī)遇。
□本報記者 陳輝
面對廣闊的萬億新賽道，河南省前瞻布局，將氫能作為新質(zhì)生產(chǎn)力早早謀篇布局，出臺氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃，建設(shè)鄭汴洛濮氫走廊，創(chuàng)建鄭州燃料電池汽車應(yīng)用示范城市群，“制、儲、運(yùn)、用”全產(chǎn)業(yè)鏈條逐步成形，氫能產(chǎn)業(yè)綜合競爭能級躍上新臺階。
1千克氫氣燃燒所產(chǎn)生的能量是1千克汽油的3倍、1千克酒精的3.9倍、1千克焦炭的4.5倍。且氫氣燃燒產(chǎn)生的物質(zhì)是H2O，比雨水還干凈。
這樣一種近乎完美的燃料如今在鄭州的公交車上已廣泛使用。截至2023年年底，鄭州共上線運(yùn)營423臺氫燃料公交車，數(shù)量在全國領(lǐng)先，總運(yùn)營里程已超4300萬公里，減少碳排放45852噸，相當(dāng)于植樹290萬棵。
這份亮眼成績得益于我省率先進(jìn)入國家氫燃料電池汽車示范名單。2021年12月，工信部、財政部等五部門正式批復(fù)鄭州燃料電池汽車應(yīng)用示范城市群建設(shè)。鄭州示范城市群不僅包括省內(nèi)的6個城市，還延伸到上海、河北、山東、廣東、寧夏等地。
氫能是一條長長的產(chǎn)業(yè)鏈，包括制氫、儲運(yùn)氫、加氫站、燃料電池系統(tǒng)、燃料電池應(yīng)用等。
我省搶抓國家燃料電池示范應(yīng)用機(jī)遇，重點在氫能供給、氫能裝備、氫燃料電池汽車等領(lǐng)域攻關(guān)突破，在中高端和關(guān)鍵環(huán)搶占先機(jī)，已初步形成了開封、洛陽、新鄉(xiāng)、焦作、平頂山、鶴壁、安陽、駐馬店、濮陽等地氫制備，鄭州、新鄉(xiāng)等地氫燃料電池電堆、動力系統(tǒng)、電驅(qū)動系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用，鄭州氫燃料電池客車技術(shù)研發(fā)應(yīng)用的氫能產(chǎn)業(yè)鏈布局。
在氫氣制備方面，我省擁有豐富的各類工業(yè)副產(chǎn)氫氣，河南能化、豐利石化、濟(jì)源金馬焦化、平煤神馬等企業(yè)工業(yè)副產(chǎn)氫氣年產(chǎn)量超過20億標(biāo)準(zhǔn)立方。中原油田增量配電網(wǎng)風(fēng)電制氫示范項目、平煤神馬東大化學(xué)光伏制氫示范項目等開工建設(shè)，為清潔能源制氫提供了資源條件和項目基礎(chǔ)。
在氫氣儲運(yùn)和加注方面，我省擁有豫氫裝備、氫楓能源、正星科技等優(yōu)勢企業(yè)，主要生產(chǎn)儲氫瓶、加氫機(jī)、壓縮機(jī)、加氫站等設(shè)備。豫氫裝備的加氫站和車載供氫系統(tǒng)，90%的關(guān)鍵部件實現(xiàn)了進(jìn)口替代;正星科技承建和提供運(yùn)維保障服務(wù)的加氫站，加氫服務(wù)累計突破10萬車次。
在氫燃料電池和整車生產(chǎn)方面，我省擁有豫氫動力、氫璞創(chuàng)能、驥翀氫能等氫燃料電池制造商，擎動新能源科技等催化劑、膜電極制造商，以及宇通客車、新飛專用車、安陽德力等燃料電池客車物流車制造商。
當(dāng)前，圍繞“鄭汴洛濮氫走廊”建設(shè)，全省各地正在持續(xù)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈延鏈補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈。
鄭州市瞄準(zhǔn)國內(nèi)領(lǐng)先的燃料電池商用車產(chǎn)業(yè)示范基地、氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和科技創(chuàng)新示范區(qū)布局產(chǎn)業(yè)鏈，力爭通過4年示范應(yīng)用，形成整車、燃料電池、核心原材料和關(guān)鍵零部件、氫能裝備、制氫、儲氫產(chǎn)業(yè)集群。新鄉(xiāng)市發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃，在全省率先建成并投運(yùn)了氫能產(chǎn)業(yè)專業(yè)園區(qū)。濮陽市先后出臺氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動方案、氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，“制、儲、運(yùn)、用”全產(chǎn)業(yè)發(fā)展鏈條正在逐步形成。
攻關(guān)新技術(shù)、拓展新場景、培育新龍頭，河南正在奔向氫能產(chǎn)業(yè)的星辰大海。
“綠電”制“綠氫”賦能新發(fā)展
“中石化制氫示范工程的設(shè)備能做到隨開隨停，避開了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生‘綠電’波動性較強(qiáng)的問題;設(shè)備使用純水作為電解液，在電解過程中不添加任何化學(xué)藥品，天然具有減少碳排放的優(yōu)勢。”
□本報記者 逯彥萃 河南日報社全媒體記者 張曉靜 本報通訊員 楊嶺敏
外觀看上去是平平無奇的“集裝箱”，里面卻藏著制氫工藝柜、電源整流柜等高度集成系統(tǒng)，組成了國內(nèi)單套最大質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫裝置，產(chǎn)出純度為99.9995%的“超純氫”……2月28日，記者走進(jìn)濮陽工業(yè)園區(qū)，來到中國石化首個兆瓦級可再生電力電解水制氫示范工程(以下簡稱“中石化制氫示范工程”)現(xiàn)場，感受“綠電”制“綠氫”的科技魅力。
“中石化制氫示范工程采用的制氫工藝，是現(xiàn)階段與風(fēng)電、光電耦合度最好的電解水制氫技術(shù)路線。”中原油田油氣加工技術(shù)服務(wù)中心是該工程的運(yùn)營單位，該中心制氫車間負(fù)責(zé)人劉建軍介紹，現(xiàn)有的制氫技術(shù)種類繁多，該工程能脫穎而出，靠的是“人無我有、人有我優(yōu)”的持續(xù)科研創(chuàng)新。
2022年12月25日，中石化制氫示范工程正式投產(chǎn)，率先叫響的是全過程沒有任何污染物排放的“綠色名片”。“目前應(yīng)用廣泛的制氫工藝多利用火電，易產(chǎn)生化學(xué)污染物。相比之下，我們的制氫工藝摒棄了這些缺點。”劉建軍說，中石化制氫示范工程的設(shè)備能做到隨開隨停，避開了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生“綠電”波動性較強(qiáng)的問題;設(shè)備使用純水作為電解液，在電解過程中不添加任何化學(xué)藥品，天然具有減少碳排放的優(yōu)勢，“所以該工程制備的氫氣，是名副其實的‘綠氫’。”
在生產(chǎn)的同時，中石化制氫示范工程還承擔(dān)著“創(chuàng)新平臺”的重要角色。自主研發(fā)的高性能催化劑、雙極板等核心裝置運(yùn)行如何，與下游氫氣儲運(yùn)技術(shù)如何銜接，如何擴(kuò)大二氧化碳利用與封存規(guī)模，如何構(gòu)建“綠氫”商業(yè)化應(yīng)用的多元化場景……濮陽市相關(guān)單位以及中原油田等將研發(fā)課題放在這里，中石化大連石油化工研究院、中石化青島安全工程研究院等科研院所將科技成果轉(zhuǎn)化的重點項目投向這里。
劉建軍介紹，中高壓儲氫井、“綠電”催化二氧化碳制備合成氣側(cè)線試驗、SOEC制氫新工藝等事關(guān)中石化制氫示范工程未來的多個創(chuàng)新項目正有序進(jìn)行，有望在今年年內(nèi)結(jié)出豐碩成果。
“以氫代焦”讓冶金低碳又高效
“‘以氫代焦’實現(xiàn)了降低焦比10%以上、減少二氧化碳排放量10%以上、鐵產(chǎn)量增加13%以上。”
□本報記者 趙振杰 任娜 本報通訊員 高創(chuàng)
2月29日，河北省秦皇島市昌黎縣興國精密機(jī)件有限公司(以下簡稱“興國鑄業(yè)”)的生產(chǎn)現(xiàn)場，新出爐的液態(tài)生鐵散發(fā)出耀眼的紅光，順著凹槽緩緩流向下一工藝環(huán)節(jié)。
這看似尋常的煉鐵流程，其中卻有著不同尋常的改變。
“與傳統(tǒng)高爐煉鐵不同，我們采用了氫冶金技術(shù)，將氫氣作為主要的過程燃料和還原劑，減少煤、焦炭的使用，從而實現(xiàn)了二氧化碳排放的降低。”該公司負(fù)責(zé)人介紹，“以氫代焦”實現(xiàn)了降低焦比10%以上、減少二氧化碳排放量10%以上、鐵產(chǎn)量增加13%以上。
就是這套低碳高效的氫冶金項目，其輸氫供氫的關(guān)鍵核心系統(tǒng)是由來自我省新鄉(xiāng)高新區(qū)的一家企業(yè)——河南豫氫裝備有限公司參與設(shè)計建設(shè)的。
“利用氫能實現(xiàn)減排，本質(zhì)上要求氫源的綠色化，難點就在于綠氫的大規(guī)模廉價制取及安全儲輸。”該公司總經(jīng)理周軍說。
去年6月，河南豫氫裝備與興國鑄業(yè)簽訂合作協(xié)議。按照興國鑄業(yè)的需求，河南豫氫裝備研發(fā)設(shè)計出了氫冶金大流量供氫系統(tǒng)。
據(jù)悉，自2018年正式運(yùn)營以來，河南豫氫裝備持續(xù)加大研發(fā)投入，拓展氫能應(yīng)用場景，目前其業(yè)務(wù)已涵蓋上游制氫、純化、存儲、充裝，下游建站加注，以及終端車載供氫、氫發(fā)電站、熱電聯(lián)供、氫儲能、氫冶金、氫氧切割、氫化工等相關(guān)領(lǐng)域，其中加氫站還服務(wù)于北京冬奧會等大型活動。
“我們企業(yè)的定位是氫能全產(chǎn)業(yè)鏈綜合應(yīng)用解決方案提供商，目前也是國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋最為廣泛的高新技術(shù)企業(yè)。”周軍說，該公司將繼續(xù)緊扣實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，搶抓機(jī)遇，持續(xù)推進(jìn)企業(yè)在制氫、儲運(yùn)、壓縮、加注等氫能裝備全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)能力，為“雙碳”目標(biāo)早日實現(xiàn)和促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
破局氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題
“在中國新能源汽車技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動下，未來10年，我國將力爭開啟一個由氫能汽車、電動汽車組成的氫電并存社會。”
已實施氫燃料電池汽車示范應(yīng)用近兩年的鄭州，又交出重磅成績單——由宇通客車集團(tuán)生產(chǎn)的100輛氫燃料電池公交車日前已陸續(xù)交付給鄭州公交公司。1300輛，這是宇通交付給鄭州的氫燃料電池車輛總數(shù)。
氫與電是第三次能源革命的載體，正成為全球能源轉(zhuǎn)型的重要方向。當(dāng)前，以燃料電池為代表的氫能開發(fā)和利用技術(shù)取得重大突破和快速發(fā)展，為實現(xiàn)零排放能源利用目標(biāo)提供了重要解決方案。
“在中國新能源汽車技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動下，未來10年，我國將力爭開啟一個由氫能汽車、電動汽車組成的氫電并存社會。”2月28日，談及未來，河南省氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)研究院院長、宇通燃料電池專業(yè)首席工程師張龍海如是表述。
在張龍海看來，當(dāng)前我國發(fā)展燃料電池汽車有兩大關(guān)鍵任務(wù)，一是技術(shù)突破，實現(xiàn)“產(chǎn)業(yè)鏈自主可控”，保持新能源汽車的全球領(lǐng)先優(yōu)勢。二是因地制宜，實現(xiàn)“推廣模式可持續(xù)”，為氫能應(yīng)用積累經(jīng)驗，奠定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
基于以上目標(biāo)，宇通早在2009年就啟動了燃料電池客車研發(fā)，通過核心技術(shù)攻關(guān)，研制了全系燃料電池商用車產(chǎn)品，初步實現(xiàn)了燃料電池汽車的批量示范推廣。在客車領(lǐng)域，產(chǎn)品已在鄭州、張家口、濰坊、常熟等地實現(xiàn)批量推廣，并服務(wù)于北京冬奧會等項目和大型賽事，運(yùn)營安全穩(wěn)定，得到客戶認(rèn)可;在卡車領(lǐng)域，重點圍繞鄭州城市群燃料電池汽車示范應(yīng)用，已實現(xiàn)渣土自卸、水泥攪拌、重型牽引、保潔洗掃、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)、冷鏈物流等多場景推廣應(yīng)用。
經(jīng)過14年研發(fā)積累，宇通取得162項氫能與燃料電池汽車相關(guān)專利，參與制修訂45項國家、行業(yè)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，宇通還投資了億華通、重塑、唐鋒等零部件企業(yè)，力爭實現(xiàn)關(guān)鍵零部件自主產(chǎn)業(yè)化，爭取發(fā)展主動權(quán)。
張龍海表示，宇通將依托河南省氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)研究院，聯(lián)合知名高校和科研院所，以及產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢企業(yè)，持續(xù)做好產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)。同時全力做好國家示范應(yīng)用工作，加速推進(jìn)燃料電池商用車的全場景示范和大規(guī)模推廣，通過“示范城市—重點城市—全球推廣”三步走策略，與產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴一同構(gòu)建自主可控、全球一流的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)。□本報記者 楊凌
作者：陳輝 等
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