應(yīng)用多儲(chǔ)能、多氫能系統(tǒng)分布式混合動(dòng)力供能方案,時(shí)速160公里

0、10、20……160，列車(chē)駕駛室顯示器上的數(shù)字順利攀升到了160公里/小時(shí)。車(chē)廂里，中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱中車(chē)長(zhǎng)客）國(guó)家軌道客車(chē)工程研究中心新技術(shù)研究部副部長(zhǎng)王健難掩激動(dòng)心情：“這是最后一次試驗(yàn)了。這次試驗(yàn)成功，標(biāo)志著氫能在軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用取得新突破?！?/p>

日前，由中車(chē)長(zhǎng)客自主研制的我國(guó)首列氫能源市域列車(chē)在位于吉林省長(zhǎng)春市的中車(chē)長(zhǎng)客試驗(yàn)線進(jìn)行了運(yùn)行試驗(yàn)，列車(chē)成功以時(shí)速160公里滿載運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)、全場(chǎng)景、多層級(jí)的性能驗(yàn)證，向氫能源的廣泛應(yīng)用又進(jìn)一步。

這次試驗(yàn)的氫能源市域列車(chē)由中車(chē)長(zhǎng)客自主研制，于2022年12月在成都下線，列車(chē)采用四輛編組，最高運(yùn)行時(shí)速為160公里，列車(chē)內(nèi)置氫能動(dòng)力系統(tǒng)，為車(chē)輛運(yùn)行提供動(dòng)力源。

王健介紹說(shuō)：“這次測(cè)試的項(xiàng)目包括整車(chē)的平穩(wěn)性、動(dòng)力系統(tǒng)的工作狀態(tài)、車(chē)輛能耗、加速度性能等?！?/p>

試驗(yàn)過(guò)程中，列車(chē)每公里實(shí)際運(yùn)行平均能耗僅為5千瓦時(shí)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，最高續(xù)航里程可達(dá)1000公里以上。“這種列車(chē)是介于地鐵和高鐵之間的交通工具，最佳運(yùn)行區(qū)間距離為30公里—500公里?！蓖踅≌f(shuō)。

不同于傳統(tǒng)列車(chē)依靠化石能源或從接觸網(wǎng)獲取電能驅(qū)動(dòng)，這次成功達(dá)速運(yùn)行的首列氫能源市域列車(chē)應(yīng)用了多儲(chǔ)能、多氫能系統(tǒng)分布式的混合動(dòng)力供能方案，同時(shí)，采用中車(chē)長(zhǎng)客自主開(kāi)發(fā)的氫電混動(dòng)能量管理策略和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了整車(chē)控制的深度集成，可大幅提高能量利用效率。

王健介紹說(shuō)：“此次試驗(yàn)首次驗(yàn)證了氫能源列車(chē)在零下25攝氏度—35攝氏度環(huán)境溫度下的實(shí)際性能，試驗(yàn)結(jié)果中各指標(biāo)均達(dá)到車(chē)輛設(shè)計(jì)要求。”

業(yè)內(nèi)人士表示，本次試驗(yàn)是我國(guó)軌道交通行業(yè)在氫能源技術(shù)研發(fā)應(yīng)用中的重要里程碑，將進(jìn)一步助推高端交通載運(yùn)裝備關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主可控，為我國(guó)交通載運(yùn)裝備加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力提供科技支撐。

近年來(lái)，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)尤其是氫能交通工具的發(fā)展明顯提速。2022年，北京冬奧會(huì)期間使用了約1000輛氫燃料電池汽車(chē)，這是迄今為止全球最大規(guī)模的一次氫燃料電池汽車(chē)示范運(yùn)營(yíng)。

2023年，在北京市大興區(qū)，10輛氫燃料電池公交車(chē)在40路車(chē)隊(duì)正式“上崗”。山東省青島市一家氫能源車(chē)生產(chǎn)廠負(fù)責(zé)人近日表示，今年，他們已經(jīng)銷(xiāo)售了270輛氫能源車(chē)，相比去年同期銷(xiāo)售的45輛，銷(xiāo)量可謂大幅增加。

中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2021年和2022年，中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)的銷(xiāo)量分別為1586輛和3367輛。2023年，中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別約為5600輛和5800輛，同比分別增長(zhǎng)55.3%和72%，產(chǎn)、銷(xiāo)增長(zhǎng)同步提速。亦有數(shù)據(jù)顯示，2023年我國(guó)氫能源車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別約5600輛、5800輛，同比分別增長(zhǎng)55%、72%左右。

各種政策支持之下，氫能源車(chē)將進(jìn)入放量提速期。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局此前的規(guī)劃部署，到2025年，氫燃料電池車(chē)輛保有量將達(dá)到5萬(wàn)輛。

到2050年，氫能源需求量將是目前的10倍，我國(guó)尚需補(bǔ)齊基礎(chǔ)設(shè)施短板。

在向“雙碳”目標(biāo)前進(jìn)的路上，憑借清潔低碳、靈活高效的優(yōu)點(diǎn)，氫能發(fā)展駛?cè)搿翱燔?chē)道”。今年全國(guó)兩會(huì)期間，加快氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展首次被寫(xiě)入政府工作報(bào)告，這意味著，其已成為我國(guó)積極培育的新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)的方向之一。

據(jù)香橙會(huì)氫能數(shù)據(jù)庫(kù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2023年10月底，全國(guó)發(fā)布?xì)淠芟嚓P(guān)政策超過(guò)900項(xiàng)，其中，國(guó)家層面就有150多項(xiàng)。全國(guó)已有27個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）出臺(tái)省級(jí)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。隨著技術(shù)的發(fā)展，氫能、氫燃料的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)如何？氫能應(yīng)用又面臨哪些瓶頸？

“氫的應(yīng)用范圍很廣，既可以作為工業(yè)原料，用于冶金、化工等領(lǐng)域；也可作為燃料，用于交通運(yùn)輸及發(fā)電領(lǐng)域?！敝袊?guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)委員劉堅(jiān)告訴記者，不同于水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等一次能源，氫能屬于二次能源。“雖然使用綠電非常環(huán)保，但在一些行業(yè)比如水運(yùn)、航空等，電動(dòng)化存在較大技術(shù)障礙，相比之下，氫能的應(yīng)用場(chǎng)景更加豐富?！?/p>

不論是氫燃燒還是氫燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)，最終的產(chǎn)物只有水，沒(méi)有污染物及碳排放，可謂真正實(shí)現(xiàn)“低碳”甚至“零碳”。此外，根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟數(shù)據(jù)，氫熱值較高( 140.4MJ/kg )，是同質(zhì)量焦炭、汽油等化石燃料熱值的3倍—4倍，其燃料電池綜合轉(zhuǎn)化效率可達(dá)90%以上。

很多業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，氫能是推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展的理想媒介，是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的有力選擇。特別是與可再生能源發(fā)電結(jié)合，利用電解水制取“綠氫”，不僅能實(shí)現(xiàn)全生命周期綠色清潔，更拓展了可再生能源的利用方式。

根據(jù)國(guó)際氫能源委員會(huì)發(fā)布的《氫能源未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研報(bào)告》，預(yù)計(jì)到2030 年，全球燃料電池乘用車(chē)將達(dá)到1000萬(wàn)輛至1500萬(wàn)輛；到2050年，氫能源需求量將是目前的10倍。

我國(guó)具有良好的制氫基礎(chǔ)與大規(guī)模的應(yīng)用市場(chǎng)，發(fā)展氫能優(yōu)勢(shì)顯著。加快氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展是助力我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑。在國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》中，氫能被確定為未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分和用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，氫能產(chǎn)業(yè)被確定為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，到2050年，氫氣需求量將接近6000萬(wàn)噸，可實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排約7億噸，氫能在我國(guó)終端能源體系中占比超過(guò)10%，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值可達(dá)12萬(wàn)億元。

“我國(guó)是全球最大的氫能生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，每年氫氣產(chǎn)量高達(dá)3500萬(wàn)噸，基數(shù)巨大。”劉堅(jiān)指出，“但目前氫能產(chǎn)品主要是依托化石能源生產(chǎn)的灰氫。隨著各行業(yè)減碳行動(dòng)的日益深入，未來(lái)，氫能需求還將持續(xù)增長(zhǎng)，尤其是清潔低碳的綠氫比例將會(huì)大大提高?！?/p>

據(jù)介紹，目前根據(jù)制取方式和碳排放量的不同，氫能主要分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫三種。通過(guò)化石燃料（天然氣、煤等）轉(zhuǎn)化反應(yīng)的方式制取的氫氣被稱為“灰氫”；在灰氫的基礎(chǔ)上，應(yīng)用碳捕捉、碳封存等技術(shù)將碳保留下來(lái)，而非排入大氣的方式制取的氫氣被稱為“藍(lán)氫”；通過(guò)光電、風(fēng)電等可再生能源電解水的方式制取的氫氣被稱為“綠氫”，綠氫在制取的過(guò)程中基本不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，因此也被稱為“零碳?xì)錃狻薄?/span>

據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院預(yù)計(jì)，遠(yuǎn)期（2060年）超過(guò)75%的氫氣供應(yīng)將來(lái)自綠氫。

劉堅(jiān)介紹，近年來(lái)，我國(guó)氫能利用領(lǐng)域發(fā)展很快，在氫燃料商用車(chē)、氫燃料電池領(lǐng)域已取得明顯進(jìn)展。

然而，我國(guó)在綠氫制取方面進(jìn)展并不突出，一方面，制氫技術(shù)有待進(jìn)步；另一方面，大規(guī)模、長(zhǎng)距離的氫儲(chǔ)運(yùn)也是一個(gè)短板。

“事實(shí)上，與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)也有自己的優(yōu)勢(shì)。”劉堅(jiān)告訴記者，國(guó)內(nèi)風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電資源比較豐富的地區(qū)，綠氫的生產(chǎn)成本更低。“但這些地方大多地處偏遠(yuǎn)，需要儲(chǔ)存、運(yùn)輸綠氫。氫儲(chǔ)運(yùn)在全球范圍都是難題，這在某種程度上也限制了我國(guó)綠氫的發(fā)展。此外，氫氣供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施也是短板，需要補(bǔ)齊。”

劉堅(jiān)介紹，目前歐洲嘗試使用管道運(yùn)輸氫氣，我國(guó)目前有幾家央企也在嘗試使用管道方式進(jìn)行氫氣的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

在今年全國(guó)兩會(huì)上，川渝全國(guó)政協(xié)委員聯(lián)名提交了關(guān)于氫能的提案，呼吁創(chuàng)建國(guó)家燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用城市群，并將成渝氫走廊區(qū)域納入示范應(yīng)用城市群，支持兩地沿城際干線加快建設(shè)氫能基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車(chē)規(guī)?；\(yùn)營(yíng)。

民建山西省委副主委、呂梁市政協(xié)副主席、民建呂梁市委主委李慧義建議，將山西省作為構(gòu)建多元制氫體系的試點(diǎn)省，由呂梁市牽頭，聯(lián)合太原、大同、長(zhǎng)治、臨汾“1+4”個(gè)城市，將之列入國(guó)家“燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用城市群”予以支持。

2020年以來(lái)，財(cái)政部、工信部等五部委批復(fù)5個(gè)氫燃料電池汽車(chē)示范城市群，“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”給予支持。

在北京億華通科技股份有限公司董事長(zhǎng)張國(guó)強(qiáng)看來(lái)，氫能行業(yè)規(guī)模尚有很大的發(fā)展空間?！澳壳耙勋@批的五大城市群41座城市，4年示范期內(nèi)合計(jì)計(jì)劃推廣約3.5萬(wàn)輛燃料電池汽車(chē)，年均推廣量不足萬(wàn)臺(tái)。此外，氫能在儲(chǔ)能、發(fā)電、冶金、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用，尚處于市場(chǎng)應(yīng)用早期階段，未形成規(guī)?；y以支撐氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?！?/p>

張國(guó)強(qiáng)指出，氫氣來(lái)源范圍小，制氫規(guī)模不足，尤其是綠氫尚未形成規(guī)?；a(chǎn)，造成氫氣供應(yīng)不足，氫氣價(jià)格偏高。同時(shí)，氫能儲(chǔ)運(yùn)以高壓氣態(tài)方式為主，氫氣儲(chǔ)運(yùn)效率低，加氫基礎(chǔ)設(shè)施等不健全，這些因素阻礙了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，我國(guó)已有多個(gè)省份相繼發(fā)布相關(guān)政策規(guī)劃推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)積極發(fā)展。

北京市、上海市、廣東省作為第一批燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用城市群所在地，持續(xù)推進(jìn)氫能科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)鏈一體化協(xié)同發(fā)展、重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)等工作。河北省、河南省作為第二批示范應(yīng)用城市群所在省份，也在加強(qiáng)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，積極推廣燃料電池汽車(chē)的普及應(yīng)用，完善政策體系。

四川、江蘇、山東、福建等多個(gè)省份也公布了加氫站、燃料電池汽車(chē)等具體規(guī)劃目標(biāo)。

以2025年為節(jié)點(diǎn)，共有北京、廣東、廣西、貴州、海南、河北、河南及內(nèi)蒙古等8個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）公布了定量的制氫產(chǎn)能目標(biāo)，合計(jì)為226.7萬(wàn)噸/年；甘肅、海南、河北、吉林、江西、寧夏、青海及內(nèi)蒙古等8個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)），公布了定量的綠氫產(chǎn)能目標(biāo)，合計(jì)為107.1萬(wàn)噸/年。此外，有27個(gè)省市披露了加氫站建設(shè)計(jì)劃，擬建設(shè)數(shù)量合計(jì)約1264座。

中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心副主任賀泓：

柴油車(chē)排放實(shí)現(xiàn)碳中和有一個(gè)三步走路線：短期，可提高柴油機(jī)熱效率，優(yōu)化排放后處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)CO2與污染物協(xié)同減排；中期，發(fā)展碳中性燃料摻燒及相應(yīng)排放后處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的部分乃至全部碳中和；長(zhǎng)期，發(fā)展碳中性/零碳燃料直接燃燒技術(shù)、重整制氫燃料電池技術(shù)，實(shí)現(xiàn)徹底碳中和。

河南大學(xué)學(xué)術(shù)副校長(zhǎng)傅聲雷：

當(dāng)前，西部省份新能源發(fā)電能力會(huì)出現(xiàn)階段性過(guò)剩，儲(chǔ)存新能源發(fā)電量較好的途徑是制氫。全國(guó)溫室氣體自愿減排交易雖已啟動(dòng)，但目前交易品種較少。為鼓勵(lì)制氫和用氫產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，建議盡快把綠氫制備和用氫納入國(guó)家碳匯交易平臺(tái)資源，采用自愿減排機(jī)制等交易方案，對(duì)綠電制氫和用氫產(chǎn)業(yè)鏈給予支持。

隆基綠能董事長(zhǎng)鐘寶申：

建議鼓勵(lì)可再生能源制氫，支持離網(wǎng)制氫項(xiàng)目申報(bào)。政府對(duì)項(xiàng)目申報(bào)應(yīng)給予相應(yīng)政策支持和稅收補(bǔ)貼，開(kāi)通離網(wǎng)制氫項(xiàng)目申報(bào)流程綠色通道，將綠氫和綠氫化工納入綠色金融重點(diǎn)支持對(duì)象，降低綠氫項(xiàng)目貸款利率以及土地、稅收等成本。明確政策要求，促進(jìn)綠氫多應(yīng)用場(chǎng)景落地。

2019年

國(guó)務(wù)院首次將“推動(dòng)充電（加氫）等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”寫(xiě)入當(dāng)年政府工作報(bào)告，氫能源迎來(lái)發(fā)展新篇章。

2022年3月

國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》（下稱《規(guī)劃》），氫能發(fā)展國(guó)家級(jí)頂層設(shè)計(jì)正式落地。

按照《規(guī)劃》，到2025年，我國(guó)氫燃料電池車(chē)輛保有量將達(dá)到5萬(wàn)輛，并完成部署建設(shè)一批加氫站，可再生能源制氫量達(dá)到10萬(wàn)噸/年—20萬(wàn)噸/年，成為新增氫能消費(fèi)的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排100萬(wàn)噸/年—200萬(wàn)噸/年；到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，產(chǎn)業(yè)布局合理有序，可再生能源制氫廣泛應(yīng)用，有力支撐碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2023年7月

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、國(guó)家發(fā)改委、工信部等六部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2023版）》（以下簡(jiǎn)稱《指南》），成為首個(gè)國(guó)家層面的全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南。

《指南》明確了近3年國(guó)內(nèi)國(guó)際氫能標(biāo)準(zhǔn)化工作重點(diǎn)任務(wù)，提出到2025年，制修訂氫能?chē)?guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)30項(xiàng)以上；轉(zhuǎn)化國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)以上，提出新提案3項(xiàng)以上。

2024年1月

海南省印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2023—2035年）》。至此，國(guó)內(nèi)已有28個(gè)省（直轄市、自治區(qū)）出臺(tái)省級(jí)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。