作者: 日期:22.02.15
在《巴黎協定》簽署5周年之際，中國向世界莊嚴宣示了2030年前實現碳達峰，2060年前力爭實現碳中和的國家目標。即將舉行的北京2022年冬奧會也將“綠色辦奧”理念貫穿于籌辦工作。習近平總書記強調：綠色辦奧，就要堅持生態優先、資源節約、環境友好，為冬奧會打下美麗中國底色。
在這樣的背景下，氫能產業也迎來了風口，隨著全球對發展新能源的高度關注，氫能技術成為新一輪科技革命和產業變革的競爭前沿。2019年，氫能被首次寫入我國《政府工作報告》，2020年以來政府先后印發了多份文件，各地積極出臺配套規劃和政策，多個省市發布氫能產業規劃，提速加碼布局氫能源產業。據預測，未來10年將是我國氫能產業發展的重要機遇期，氫能產業產值在我國將突破萬億元，成為引領能源產業轉型升級的新增長極。
面對如此大的一塊“蛋糕”，該如何占領產業高地，實現氫能產業及技術創新發展呢?早在2019年“全球能源轉型高層論壇”上，國家電投集團公司董事長、黨組書記錢智民就率先提出了電氫能源體系將成為構建現代能源體系途徑之一的發展判斷。通過打造綠色電氫體系，深化氫能產業布局，提升技術創新能力，完善產業基礎支撐，將有效推動氫能產業的高質量發展，為全球能源清潔低碳發展作出貢獻。兩年來國家電投用一步一個腳印的實踐向這一目標有力邁進。
氫能大巴、氫動力無人機精彩亮相
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……搭載國家電投“氫騰”牌氫燃料電池的200輛氫能大巴與200余人的運營及保障團隊正整裝待發，即將開啟2022年冬奧會及冬殘奧會延慶賽區交通接駁保障之旅。
2021年12月15日，搭載國家電投氫能公司全自主研發“氫騰”燃料電池系統的30輛宇通氫能大巴從河南鄭州出發，一路跨黃河、過長城，跋山涉水行駛800多公里到達北京延慶完成首批交付。這批氫能大巴均為11米長的旅游車，核載46人，車輛配備進口氣囊、豪華座椅、超低溫熱泵冷暖空調，乘坐十分舒適。相較于電動客車，氫燃料客車不僅同樣環保，更具備能量補給速度快、用時少，可在-20℃的條件下平穩運行等優勢，此次交付的30輛氫燃料客車在冬天大批量、長距離運行全面檢驗了其可靠性、穩定性。
該款氫能大巴是國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，總續駛里程可達630公里，可滿足絕大部分城市客運交通場景需求，綠色環保，運行持久。氫能大巴所搭載的“氫騰”FCS80燃料電池系統，已實現材料級全自主化。為應對冬奧延慶賽區可能出現的極端氣候條件，性能比肩國際領先水平。
據了解，北京冬奧會期間，延慶賽區和張家口賽區總共將投入700余輛氫燃料大巴車提供交通服務保障。
記者注意到，與氫能大巴一同亮相的還有3架搭載“氫騰”空冷燃料電池系統的中國商飛無人機——靈雀-H、ET120、GT30。這些氫動力無人機具有零碳排放、耐低溫、長續航等特點，可實現智能網聯運行，可應用于巡檢、空中攝像、無人貨運等領域。據悉，3架無人機將與氫能大巴“空地聯合”，為延慶提供冬奧期間電力系統巡檢和運力保障。這批氫能無人機安裝的國家電投自主“氫騰”空冷燃料電池系統，系統額定輸出2.5kW~30kW，可根據實際應用場景進行功率定制，在系統功率密度、使用循環壽命等指標上處于國內先進水平，有效提升了無人機續航時間。
2019年，國家電投氫能公司與中國商飛北研中心簽署戰略合作框架協議，隨后在北京市的支持下，雙方發揮各自優勢開展以氫燃料電池為主的混合動力新能源飛行器開發及動力系統集成工作，先后完成了靈雀-H等新能源動力驗證機型的研制。雙方的合作作為未來科學城跨界創新的標志性典范，先后獲得北京市科技計劃項目體制機制創新課題支持，并入選“科技冬奧智慧城市十佳優秀設計方案”。冬奧會結束后雙方還將持續開展氫能無人機相關應用推廣，推動氫能成果落地。
除無人機外，國家電投空冷系列燃料電池產品還可被應用于基站電源、快遞物流等領域，而且氫能無人機和氫能物流車都可以通過更換氫氣瓶完成續航，操作簡便省時。
氫燃料電池國產化“突圍”
服務冬奧的氫能大巴、氫動力無人機的“心臟”就是氫燃料電池，而燃料電池產業鏈附加值最大的關鍵核心部件之一——質子交換膜此前幾乎均靠進口，它是形成燃料電池全產業鏈、降低燃料電池綜合成本的重要環節，質子交換膜產業的缺失將會成為我國氫能燃料電池產業重要的“卡脖子”問題。
實現燃料電池關鍵材料和零部件國產化、批量生產，有助于大幅降低整車成本。“項目打破了市場長期被國外廠家壟斷的局面，達產后可同時滿足2萬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、無人飛機等其應用場景。”國家電投氫能公司武漢綠動總經理劉真介紹。
2021年12月初，我國首條全自主可控的國家電投30萬平方米質子交換膜生產線在武漢投產，這也是該領域目前技術最先進、自主化程度最高、一次性成膜最大的生產線。據了解，首條生產線實現多項突破。通過采用先進高精度涂布技術和熱處理技術，可實現對質子交換膜涂布厚度的精細控制。先進的在線檢測及工藝過程檢測儀器，對質子交換膜的厚度、缺陷及瑕疵在線檢測并實時反饋調整，可以有效提高批量化生產的一致性，進而大幅提升良品率、降低產品成本。
“除了更高的均勻性，產品在幅寬尺寸上有了更多選擇，可以生產厚度從8微米到20微米的質子交換膜。這是我們自己的產品，在質子電導率、氣體滲透率、機械強度等方面均相當或優于國外同類產品，價格卻只有一半左右。”劉真稱。
中國科學院院士、武漢理工大學校長張清杰直言，質子交換膜成本對氫燃料電池發展有著重要影響，這一生產線的投產，意味著我國在質子交換膜高端產品領域有了自主生產能力，由此推動我國燃料電池核心材料產業向前大步邁進。
包括武漢在內，國家電投集團氫能科技發展有限公司還將在華北、華東、東北等區域建設產業基地，計劃形成年產萬套燃料電池電堆及催化劑、膜電極、雙極板等關鍵材料部件的自動化產線。除了質子交換膜，國家電投集團氫能科技發展有限公司還推進催化劑、膜電極、雙極板等關鍵材料和部件的研發，在功率等級、功率密度、環境適應性、耐久性等方面達到國際先進水平。
全面布局氫能產業鏈
如何激發下游市場需求、促進氫產業鏈的全面發展，讓氫能的應用規模獲得質的飛躍，是氫能行業需要持續面對的挑戰。
國家電投集團在履行國家能源轉型使命任務的同時，有力地抓住了冬奧會這個加快推進氫能產業示范應用的有利契機，從能源線和科裝線兩方面統籌氫能全產業鏈發展，重點推進可再生能源發電與綠電制氫協同發展，布局可再生能源制氫裝備及燃料電池關鍵核心技術的自主研發與產業化，穩步推進氫能技術創新和示范項目建設。
2018年，國家電投就成立了氫能工程領導小組，由董事長錢智民擔任組長，領導小組每兩到三個月專門聽取氫能產業板塊的進展情況，并給予大力支持。2020年9月，國家電投集團氫能公司全自主化研發生產的氫騰FC-ML80/FCS65燃料電池正式發布。2021年4月，10輛搭載國家電投“氫騰”燃料電池客車在博鰲亞洲論壇2021年年會現場首次亮相，為年會提供交通接駁服務。2021年8月，國家電投旗下的中國電力投資建設的北京中關村延慶園氫能產業園二期項目冬奧配套加氫站(70兆帕)投入使用。2021年12月，國家電投氫能公司全自主可控30萬平方米質子交換膜生產線在武漢投產。
國家電投氫能公司通過自主研發，已掌握了氫燃料電池從關鍵材料部件到整體集成的核心技術，完成系列化燃料電池電堆產品開發，產品綜合性能已達到國際先進水平。國家電投集團已經建成國內一流的氫能及燃料電池實驗研發平臺，覆蓋氫燃料電池關鍵技術、制儲氫關鍵技術、氫安全與檢測技術等多個研發方向;已全面形成覆蓋京津冀、黃河流域、華東、華中、東北的產業布局，以北京為本部，在寧波、武漢、長春成立氫能技術研究機構，整合國內外創新資源，形成了技術創新、生產制造、市場開發的全鏈條產業能力，是國內氫能行業的領軍企業。未來，國家電投集團將圍繞氫燃料電池關鍵核心技術開發、PEM制氫等氫能上下游產業，整合集團內風、光資源，與各地政府以及相關企業共同推進氫能示范應用，為氫能應用創造廣闊的發展空間，為推動清潔能源低碳轉型提供強大動力。
國家電投氫能公司首席技術官柴茂榮表示，在氫能產業布局方面，國家電投的目標是發揮國家大型能源央企的戰略優勢，組建產業聯盟，打通“卡脖子”的關鍵材料和工藝技術，實現燃料電池的全產業鏈完全自主化。
國家電投氫能公司總經理張銀廣說，氫能源的推廣除了需要相應的補貼政策，還需要通過創新的商業模式，讓更多的社會資本進入到這一產業中來，通過企業化運營來大幅度降低成本，打通整個產業鏈條，以應用來牽引整個產業鏈，實現技術的成熟和規模化發展。他說：“這是國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”目標實施的大背景下，我國出臺多項政策鼓勵支持氫燃料電池汽車發展。中共中央、國務院2021年11月初發布的《關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》提出，推動氫燃料電池汽車示范應用，有序推廣清潔能源汽車。據不完全統計，我國目前已有29個省區市、超過48座城市出臺了推動氫能產業發展的政策。
在氫能方面，國家電投已經成為國內為數不多的掌握燃料電池全產業鏈自主核心技術的公司之一。2025年前后，隨著燃料電池成本大幅降低，加氫網絡逐步完備，國家電投氫燃料電池在汽車上的推廣應用將進入規模化商業化發展階段，將在“十四五”階段瞄準“綠電交通”領域加大資源投入、加強模式創新，定制開發不同應用場景的電能替代、氫能替代交通運輸、物流及工程用車;全力推進“氫騰”氫燃料電池、“超級能元”儲能單元等產品的應用;充分結合綠電領域現有優勢，不斷挖掘“能源工業互聯網”用戶側數字化功能，與國內能源交通企業合力打造共享共贏的生態圈。