氫能作為一種清潔低碳、熱值高、來源多樣的綠色能源，被譽為21世紀的“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跑機遇。
□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，建設鄭汴洛濮氫走廊，創(chuàng)建鄭州燃料電池汽車應用示范城市群，“制、儲、運、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，鄭州共上線運營423臺氫燃料公交車，數(shù)量在全國領先，總運營里程已超4300萬公里，減少碳排放45852噸，相當于植樹290萬棵。
這份亮眼成績得益于我省率先進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鄭州燃料電池汽車應用示范城市群建設。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、儲運氫、加氫站、燃料電池系統(tǒng)、燃料電池應用等。
我省搶抓國家燃料電池示范應用機遇，重點在氫能供給、氫能裝備、氫燃料電池汽車等領域攻關突破，在中高端和關鍵環(huán)搶占先機，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)應用，鄭州氫燃料電池客車技術研發(fā)應用的氫能產(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20億標準立方。中原油田增量配電網(wǎng)風電制氫示范項目、平煤神馬東大化學光伏制氫示范項目等開工建設，為清潔能源制氫提供了資源條件和項目基礎。
在氫氣儲運和加注方面，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、壓縮機、加氫站等設備。豫氫裝備的加氫站和車載供氫系統(tǒng)，90%的關鍵部件實現(xiàn)了進口替代;正星科技承建和提供運維保障服務的加氫站，加氫服務累計突破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。
當前，圍繞“鄭汴洛濮氫走廊”建設，全省各地正在持續(xù)推進產(chǎn)業(yè)鏈延鏈補鏈強鏈。
鄭州市瞄準國內(nèi)領先的燃料電池商用車產(chǎn)業(yè)示范基地、氫能產(chǎn)業(yè)關鍵技術研發(fā)和科技創(chuàng)新示范區(qū)布局產(chǎn)業(yè)鏈，力爭通過4年示范應用，形成整車、燃料電池、核心原材料和關鍵零部件、氫能裝備、制氫、儲氫產(chǎn)業(yè)集群。新鄉(xiāng)市發(fā)布氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃，在全省率先建成并投運了氫能產(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、用”全產(chǎn)業(yè)發(fā)展鏈條正在逐步形成。
攻關新技術、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備能做到隨開隨停，避開了風力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生‘綠電’波動性較強的問題;設備使用純水作為電解液，在電解過程中不添加任何化學藥品，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)階段與風電、光電耦合度最好的電解水制氫技術路線。”中原油田油氣加工技術服務中心是該工程的運營單位，該中心制氫車間負責人劉建軍介紹，現(xiàn)有的制氫技術種類繁多，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”。“目前應用廣泛的制氫工藝多利用火電，易產(chǎn)生化學污染物。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備能做到隨開隨停，避開了風力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生“綠電”波動性較強的問題;設備使用純水作為電解液，在電解過程中不添加任何化學藥品，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行如何，與下游氫氣儲運技術如何銜接，如何擴大二氧化碳利用與封存規(guī)模，如何構建“綠氫”商業(yè)化應用的多元化場景……濮陽市相關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線試驗、SOEC制氫新工藝等事關中石化制氫示范工程未來的多個創(chuàng)新項目正有序進行，有望在今年年內(nèi)結出豐碩成果。
“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，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。”該公司負責人介紹，“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計建設的。
“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)設計出了氫冶金大流量供氫系統(tǒng)。
據(jù)悉，自2018年正式運營以來，河南豫氫裝備持續(xù)加大研發(fā)投入，拓展氫能應用場景，目前其業(yè)務已涵蓋上游制氫、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、氫化工等相關領域，其中加氫站還服務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企業(yè)。”周軍說，該公司將繼續(xù)緊扣實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，搶抓機遇，持續(xù)推進企業(yè)在制氫、儲運、壓縮、加注等氫能裝備全產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術的研發(fā)和生產(chǎn)能力，為“雙碳”目標早日實現(xiàn)和促進氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻力量。
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進步驅(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用近兩年的鄭州，又交出重磅成績單——由宇通客車集團生產(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，正成為全球能源轉型的重要方向。當前，以燃料電池為代表的氫能開發(fā)和利用技術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提供了重要解決方案。
“在中國新能源汽車技術進步驅(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?？磥?，當前我國發(fā)展燃料電池汽車有兩大關鍵任務，一是技術突破，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)”，為氫能應用積累經(jīng)驗，奠定產(chǎn)業(yè)基礎。
基于以上目標，宇通早在2009年就啟動了燃料電池客車研發(fā)，通過核心技術攻關，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，并服務于北京冬奧會等項目和大型賽事，運營安全穩(wěn)定，得到客戶認可;在卡車領域，重點圍繞鄭州城市群燃料電池汽車示范應用，已實現(xiàn)渣土自卸、水泥攪拌、重型牽引、保潔洗掃、垃圾轉運、冷鏈物流等多場景推廣應用。
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專利，參與制修訂45項國家、行業(yè)和企業(yè)標準。在產(chǎn)業(yè)鏈關鍵環(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)關鍵零部件自主產(chǎn)業(yè)化，爭取發(fā)展主動權。
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)品技術研發(fā)。同時全力做好國家示范應用工作，加速推進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
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