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张家口:记录2022冬雪飘落下的氢舞飞扬

2022-03-02 09:06:43来源:中国汽车报网

张家口,不仅是北京2022年冬奥会雪上项目的重要举办地,还是国家惟一的可再生能源示范区。冬奥会落幕之际,《中国汽车报》记者来到张家口,亲身探访这一全球最大规模的氢燃料电池汽车示范运营与当地氢能产业发展情况。

发展氢能产业,已成为张家口立志打造创新、绿色、高质量发展的一张城市“名片”。围绕加快培育战略性新兴产业目标,聚焦氢能领域加快推进“建链、延链、补链、强链”工程,张家口充分依托相关产业的基础和优势,通过规划引领、政策支撑、项目带动、科技创新、应用示范等举措,积极推进氢能生态建设。

以北京2022年冬奥会为契机,张家口借助大规模氢燃料电池汽车示范应用,积极推进氢能与可再生能源产业协同创新发展,形成了从制氢、加氢到用氢的低碳节能全产业链条。

“绿电”制“绿氢” 基础实、潜力大

一到张家口,记者首先领教的就是“大风”。据了解,张家口地处华北平原与内蒙古高原交界区域,拥有丰富的光照和风能资源,也由此成就了“‘风、光’出张北,‘绿电’送北京”。

在“双碳”目标的大背景下,绿色低碳的制氢方式必然成为氢能的重要来源。张家口可再生能源资源丰富,截至2021年底,可再生能源装机容量达2347万kW,到2030年有望突破5000万kW,大规模发展可再生能源制氢的基础扎实、潜力较大。

张家口利用丰富的风、光等可再生能源发电,实现“绿电”制造“绿氢”,不仅清洁无污染,还从源头上减少了碳排放。同时,张家口还创建了“政府+电网+发电企业+用户侧”的四方协作机制,加快推进绿色氢源生产基地建设。

“海珀尔通过电解脱盐水的方式制氢,全程无碳排放,氢气最高产量可达4吨/天,满足张家口300多辆燃料电池公交车一天的用氢量。”张家口海珀尔新能源科技有限公司总经理曹维峰对记者表示,2021年,海珀尔再次取得制氢技术性突破,继“绿电”制造“绿氢”后,制氢过程中又实现了副产“绿氧”,采取液化氧气方法便于储存和运输,既促进可再生能源的深入开发利用,又延伸了能源生产制造的无碳之路。

据悉,目前张家口已建成海珀尔、交投壳牌、河北建投等4家制氢厂,总计制氢产能达17吨/天。同时,坝上氢能基地加快建设,海珀尔技改、国华赤城、国电电力尚义、中智天工等一批制氢项目正在有序推进。

张家口市发展和改革委员会高技术处处长尹旭光向记者介绍,当地正在打造零碳制氢基地建设工程,利用创新发展模式,积极探索配套“可再生能源发电+微电网+储能单元”体系,推动一体化建设,打造微电网制氢应用示范;科学规划布局制氢项目,不断提升产业规模,形成与可再生能源发电协同创新互补发展新模式,鼓励和支持风光耦合发电制氢推广应用。

在政策方面,张家口制定出台《氢能张家口建设规划(2019~2035年)》、《氢能张家口建设三年行动计划(2019~2021年)》、《张家口市支持氢能产业发展的十条措施》、《氢能产业安全监督和管理办法》和《张家口市加氢站竣工验收与安全运营评价技术导则》等一系列政策文件,在全国范围内较早形成氢能产业发展的“1+N”政策体系。同时,在北京2022年冬奥会举办前后各半年内,风电制氢享受“自发自用、余量上网”和取消两部制电价中容量电费的优惠,以及风电场周边可建制氢厂等“先行先试”政策。

储运和加注环节服务保障有力

根据国际氢能源委员会发布的《氢能源未来发展趋势调查报告》,到2050年,全球氢能需求将达到目前的10倍。来自前瞻产业研究院的数据显示,我国已成为世界第一大产氢国和世界最大的储氢材料产销国,氢气年产量逾千万吨,并仍保持逐年递增趋势。

提升氢能储运和加氢等环节的技术水平,加大加氢站等基础设施建设,成为张家口布局氢能产业链条中的关键一环。

目前,张家口已建成创坝站、纬三路站、东望山站、太子城站及太子城撬装站、崇礼南站及崇礼南撬装站、崇礼北站、西山产业园站共9座加氢站,加氢能力7.9吨/12小时,有效支撑了全市氢燃料电池汽车示范应用和冬奥会服务车辆的氢能供应。

创坝加氢站副站长王利兵介绍称,目前该加氢站的加注能力为1吨/12小时,每日可加注150车次氢燃料电池客车。“平均每辆车15分钟完成加氢,续驶里程在400公里左右。站点在冬奥会期间每天为87辆氢燃料电池客车加氢,冬奥会结束后会为150辆车加氢,而且还会逐步增多。”他说。

国家能源万全油氢电综合能源站站长付湘儒告诉记者,该站是国内首座满足加氢站国标要求和防爆认证的70MPa一体式移动加氢站;还配备5个快速充电桩,提供电动汽车充电服务;采用先进的模块化和装配式理念,能够根据加油和加氢业务拓展,增加压缩模块、储氢模块和储油模块,其中日加氢能力可由1吨提升至2吨以上。

张家口交投新能源公司董事长白岩,介绍了服务冬奥会的氢燃料电池汽车的氢能供应情况。按照提前加注、错峰分担、合理安排加注时间的模式,张家口赛区在这方面交出了一份优异答卷。

白岩表示,顺利通过冬奥会这样高水平、高质量、高要求赛事的检验,为张家口收获了保障氢能供应的宝贵经验。他说:“下一步,我们更有信心圆满完成冬残奥会期间车辆的氢能供应保障工作,为成功举办一届简约、安全、精彩的奥运盛会贡献力量。”

张家口市氢能可再生能源研究院燃料电池汽车数据采集和监测中心的数据显示,北京2022年冬奥会期间(2月4~20日),张家口赛区氢燃料电池汽车累计加注氢气94.3吨,减少碳排放1414.5吨,相当于种植超过6.6万棵树的二氧化碳吸收量,交出一份合格的“绿色办奥”成绩单。

自主核心零部件提供“硬核“支撑

掌握燃料电池核心技术一直是汽车产业链上下游企业共同的目标。可喜的是,本届冬奥会氢燃料电池服务车辆中,关键核心零部件大部分实现了自主创新,并且性能表现优异。

据了解,冬奥会张家口崇礼赛区氢燃料电池客车,均采用亿华通自主研发的燃料电池系统和神力生产的电堆。北京亿华通科技股份有限公司常务副总经理于民对记者表示,针对冬奥会环境下的极寒场景,亿华通研发了电堆水-热-气全工况自适应控制技术,突破了宽温-湿-压环境下电堆流道水双闭环控制方法,攻克了-30℃极寒工况石墨双极板燃料电池系统冷启动的难题,有效提高了氢燃料电池汽车在北方极寒天气下的环境适应性。

“目前,金士顿空压机型号覆盖10~200kW的燃料电池系统,而且所有核心零部件均为自主研发、生产,原材料也从国内选购,规避了被‘卡脖子’的风险。”河北金士顿科技有限责任公司燃电事业部副总经理王青峰称,随着燃料电池系统功率越来越大,目前主流采用两级压缩的空压机,功耗会随着气动性能的提升而增加,因此开发适用于大功率系统、采用透平能量回收涡轮技术的产品是未来获取市场份额的关键。同时,在保证原有性能的前提下,空压机还需进一步减少功率消耗,缩小体积,降低噪声,实现轻量化。

此外,据张家口氢能科技有限公司总经理龚兴军介绍,氢能科技拥有一条年产4000台(套)风冷型氢燃料电池电堆的自动化生产线,是国内外少有的能实现低成本批量化生产的厂家。

氢燃料电池汽车核心零部件相关企业在张家口的产能建设规模正稳步提升。据悉,亿华通二期年产1万台燃料电池发动机的项目已建成,聚通科技150MW燃料电池电堆及测试车间等项目正在建设中。

从服务冬奥到拓展更多应用场景

北京2022年冬奥会实现了迄今为止全球最大规模投入的氢燃料电池汽车示范运营,基本全部为客运车辆,覆盖公交、团体班车等,成为接驳运动员、参会嘉宾、现场观众、媒体记者的交通工具,收获赞誉无数。

据统计,张家口赛区共计投入使用氢燃料电池汽车710辆,其中崇礼区623辆,主城区87辆;配装的燃料电池低温性能优异,可实现-30℃低温启动,-40℃低温储存,车辆续驶里程400公里以上。

为更好地开展绿色能源体系规划和建设,引领可再生能源创新发展,张家口还与清华大学合作,建立起全国首个氢能全产业链一体化数据监测和采集平台。通过对车、站、厂的实时监测,该平台自动进行数据采集分析、生成监测报告,实现安全预警以及协调调度,在确保氢燃料电池汽车安全高效运行的同时,优化企业运营管理、协助政府主管部门科学决策。

尹旭光表示,冬奥会的举办让张家口氢燃料电池汽车示范应用走上了新的台阶。下一步,他们将围绕氢能产业发展重点领域和关键环节,以建设河北省氢燃料电池汽车示范应用城市群为契机,坚持“以建设氢源基地为基础、以补强产业链条为重点、以拓展应用场景为牵引、以提升创新能力为动力,以强化政策要素为支撑”,大力推进风光氢储产业协调发展,加快推动坝上氢能基地建设,打造氢能产业全链条发展格局,持续推进氢燃料电池汽车多类型、多场景示范应用,高标准创建国家氢燃料电池汽车示范应用城市,注重产学研用体系建设,不断提升技术产业创新能力,全力推进氢能产业生态体系建设,将张家口打造成为国内领先、国际知名的氢能城市。

记者了解到,为进一步丰富氢能利用的场景,张家口还将目光放在了氢燃料电池环卫车、物流车等领域。龚兴军说,氢能科技以“风冷型氢燃料电池电堆”做动力系统,向产业终端延伸并成功开发出国内首款全铝车身的氢能快递物流车MIKI,首批车辆于去年正式交付张家口邮政使用,后续将继续开展规模化生产。“预计项目投产后,2年内可将整车成本降至10万元以下,4年内可实现与电动汽车成本持平。根据目前的测试结果,如果按张家口现行30元/公斤的氢气价格估算,该款物流车运行成本为0.15~0.18元/公里,是同类型燃油车的三分之一。”他介绍道。

2021年12月,由张家口牵头的河北省氢燃料电池汽车示范应用城市群实施方案获批通过。按照该实施方案,张家口在4年示范期内,制氢量达5万吨以上;通过政策支持、技术升级等措施,可再生能源电解水制氢成本力争由30元/公斤降至14元/公斤;建成加氢站14座;推广氢燃料电池公交车、通勤客车、物流车、重卡、环卫车共1130辆。

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