今年，《中華人民共和國能源法》正式實施，明確積極有序推進氫能開發利用，促進氫能產業高質量發展。當前，氫能產業正在我國加速培育，制備、儲運、加氫、燃料電池等主要技術不斷突破，基礎設施建設加快進行，產業規模日益壯大。
在制造業基礎雄厚的江蘇張家港，一條氫能“制、儲、輸、用”產業鏈正在形成，并不斷延伸。這一前景廣闊的清潔能源是如何利用的？技術有何突破？怎樣降低綠氫成本？
氫能用在哪？
既是“能源連接器”，又為交通供動力
氫燃料牽引車在港口有序作業，氫能公交車行駛在大街小巷，“氫光互補”智能微電網成為新型“充電寶”……在張家港，氫能的應用場景不斷拓寬。作為清潔能源，它既可以用于交通、化工等領域，減少汽柴油、煤炭等化石能源消費，又可作為大規模、長周期、跨季節的儲能方式，調節電力供需。
2月，工業和信息化部等8部門發布《新型儲能制造業高質量發展行動方案》，明確適度超前布局氫儲能等超長時儲能技術。
“風光有間歇性、波動性，發電存在消納問題。用風光發電制備氫氣，存在儲罐里，有需求時再通過氫燃料電池將氫氣變回電，就能實現風光發電的跨季節使用。”江蘇鏵德氫能源科技有限公司副總經理彭鵬介紹，氫能是二次能源，可作為“能源連接器”，與風光等可再生能源協同發展。公司近年在青海西寧利用光伏能源建設了兩個氫燃料電池熱電聯產項目，可在建筑工地、食堂浴室、居民社區等能源供給場景中應用。
日常生活中，人們最熟悉的氫能應用場景是交通運輸。氫能能量密度大，在長距離運輸上有優勢，已被探索應用于公交客運、城市配送、冷鏈運輸、干線物流等場景。
蘇州市華昌能源科技有限公司電堆車間里，工人在一字排開的伺服電堆壓裝機上“搭積木”：一層膜電極、一層雙極板，在定位桿的“引導”下交替疊放，不一會兒就“搭”出厚厚一摞。這就是氫燃料電池系統的關鍵部件：電堆。
“電堆與空氣壓縮機、氫氣循環泵、水泵以及直流轉換器共同構成了氫燃料電池系統。”華昌能源技術總監褚風華介紹，電堆是為氫燃料電池提供動力的“心臟”，技術門檻極高。以往國內企業做電堆時，關鍵零部件全部依賴進口，不僅技術上被“卡脖子”，價格還非常昂貴。為解決關鍵痛點問題，江蘇華昌化工股份有限公司與電子科技大學共同成立氫能聯合研究院，并組建華昌能源公司進行技術攻關和應用。目前，華昌能源已具備“燃料電池催化劑—膜電極—電堆—發動機—測試設備”全產業鏈自主研發與快速迭代能力，每年可生產1000套氫燃料電池系統，銷往下游整車廠。
同時去往整車廠的，還有一路之隔的江蘇國富氫能技術裝備股份有限公司的供氫系統——由數個氫瓶和相應的閥門、管道、接頭組成。
金龍聯合汽車工業（蘇州）有限公司氫能業務項目經理陳濤介紹，2018年起，公司開始定制化生產氫能公交車。氫燃料電池系統和供氫系統分別被安裝在車頂、車尾，通過特質鋼管和降壓系統連通，當氫氣通過電堆時，會產生電化學反應，從而生成電流，相當于燃油車上的發動機，為車輛行駛提供動力。
張家港經開區嘉化加氫站每天可供氫1000公斤，在這里，一輛金龍公司生產的公交車正在加氫。操作員先用靜電夾夾住車身釋放靜電，再操作控制面板并用加氫槍加注——這個過程和加油相似。“車上8個氫瓶全部加滿是26公斤，需要20分鐘。”公交車駕駛員陳周華介紹，加滿后可以跑400公里，一到兩天需加氫一次。
張家港市港城公共交通有限公司總經理張成劍算了一筆賬：與傳統燃油車相比，一輛氫能公交車一年可減少二氧化碳排放55噸左右。6年間，張家港氫能公交車增至73輛，截至去年底，運行總里程達1429.48萬公里，累計減少二氧化碳排放10300余噸。
除了公交車，在張家港的港口碼頭、大街小巷，還奔跑著5臺氫燃料港口專用牽引車、65輛氫能重卡、500多輛氫能助力自行車。但在場景不斷豐富的同時，氫能應用也遇到了“成長的煩惱”。
張家港市交通運輸綜合行政執法大隊大隊長吳勇坦言，加氫站5座，日加氫能力3.2噸，足夠氫能源交通車輛“在家里”使用。而一旦“走出去”，加氫站數量遠少于加油站、充電樁，限制了氫能源交通車輛的運輸能力。
分析原因，一方面，加氫站主管部門尚未明確，建設審批流程長，影響了建設效率；另一方面，制氫屬于化工行業，只能在化工園區進行，影響了制氫加氫一體站的布局。“已有省份放開了制氫落地限制，張家港也在積極探索為加氫站的建設運營提供支持。”吳勇說。
2月，江蘇省發布推動氫能產業高質量發展行動方案（2025—2030年），提出到2030年，清潔低碳、安全高效的氫能供給及應用體系初步形成；建設加氫站100座以上，推廣燃料電池汽車超過1萬輛。據了解，近年來，山東、四川、內蒙古、吉林、河南等多省份出臺氫能車相關政策，如免收高速費、放開路權限制等。政策發力，推動降低氫能應用成本，促進氫能車示范運行。
氫能從哪來？
40余家企業構成產業完整生態
在國富氫能的測試場，長約2米、由300多個“小室”組成的圓柱形電解槽中，水溶液在電流下發生化學反應，分解成氫氣和氧氣。質量較重的氧氣排出后，較輕的氫氣被管道收集起來，經過提純、吸附、干燥等若干工序，得到的就是高純度氫氣。
“這樣一套設備每小時可制氫1000標方。”國富氫能總經理王凱示意電解槽的進口處，那里正源源不斷涌入純凈水和用作輔助介質的氫氧化鉀溶液，制氫后剩余的堿液，則通過出口去往下一步的回收利用。
制氫，是氫能產業鏈的第一個環節。利用化石能源的工業副產氫目前應用較廣，而利用電解水制綠氫則是未來發展趨勢。王凱介紹，行業中最普遍的做法是通過堿性電解水制氫。隨著技術發展，近年又出現質子交換膜電解水制氫、陰離子交換膜電解水制氫等新方式。
產業鏈中游是儲運環節，包括高壓氣態運輸、液態運輸及管道運輸等；氫能轉化，可通過氫燃料電池和氫內燃裝置等方式進行。
2022年，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》，首次明確氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。各地積極投入氫能發展，促進氫能應用。
多方努力下，我國已初步掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統集成等主要技術和生產工藝，氫氣年產能超4000萬噸，建成加氫站超500座，形成了頗具規模的完整產業鏈。
以張家港為例，該市有涉氫企業40余家，搭建起從“制”到“用”的氫能產業完整生態。華昌化工等化工企業，每年可提供工業副產氫20萬噸；國富氫能、鏵德氫能等氫能裝備制造企業，江蘇清能等氫燃料電池相關企業，豐富了產業鏈的上下兩端。
張家港市重大項目推進中心主任鄭遠介紹，張家港制造業基礎較強，特別是高壓容器制造經驗豐富，為氫能裝備產業發展奠定了基礎。同時，多家鋰電龍頭企業先后落地，提供氫燃料電池系統中的關鍵材料，是氫能產業發展的有力支撐。依托優勢，張家港積極布局氫能產業，強鏈補鏈延鏈，構建氫能全鏈條產業生態，產業年產值超百億元。
成本怎么降？
風光發電制氫，發展儲運技術
成本，是氫能產業成長壯大亟須克服的挑戰，尤其是綠氫成本。
氫能的“綠化”程度取決于制取方式。相比于煤、天然氣制取的“灰氫”和工業副產氫等“藍氫”，用可再生能源發電制取的“綠氫”雖然更清潔，但獲取成本也更高，電力成本約占制氫總成本的70%。在張家港，加氫車的氫氣來自工業副產氫，即便利用電解水制氫，由于電來自電網中的火電，依然不是綠氫。
截至2024年6月，我國可再生能源制氫產能突破10萬噸/年，規劃及在建產能約800萬噸/年，利用可再生能源制氫潛力巨大。2024年底，工業和信息化部等部門發布加快工業領域清潔低碳氫應用實施方案，部署加快技術裝備產品升級，加速清潔低碳氫能產業發展。
那么，綠氫從哪來？近年來，氫能相關企業紛紛布局風光發電資源豐富的西部地區，用價格更低的綠電，降低綠氫制取成本。
在國富氫能的“氫云大數據監控指揮中心”大屏上，公司遍及全國的1603臺設備運行情況一覽無余。點開新疆“場站車”項目，立即跳出實時數據：當日制氫量200千克、加氫量190千克、剩余量10千克……每次數字跳動，就意味著正在有車輛加氫。
“場站車”項目由制氫場、加氫站和燃料電池車組成。當地合作方烏魯木齊市隆盛達環保科技有限公司董事長魏明介紹，屋頂上分布式光伏發的綠電，直接通到附近的制氫場，每天可制氫2400標方。再由管束車將氫氣運往3公里外的加氫站，11臺物流車加注后，去往千家萬戶。
充分發揮當地風光資源發展氫能產業優勢，2023年，新疆印發氫能產業發展三年行動方案，并推出一系列配套措施，推動一批氫能項目加快落地。如新疆庫車綠氫示范項目同年投產，在國內首次規模化利用光伏發電直接制氫，綠氫被送往中國石化塔河煉化公司，“綠化”煉油產品。
“綠氫除了本地消納，還能二次銷售。”“場站車”項目負責人、國富氫能研究院院長王朝表示，公司正在烏魯木齊規劃新建兩座加氫站，在滿足當地交通用氫的基礎上，通過液氫向東部省份運送。
東南大學機械工程學院教授倪中華認為，我國能源的生產端和使用端主要分布在東西兩頭：西部有豐富的資源，東部有廣闊的市場。如要充分利用西部風光資源，有兩種途徑——綠電直給或綠氫運輸，前者需要特高壓電網、投資巨大，后者需要長距離運輸、成本極高。“如果走通氫液化路徑，東西部之間的運氫成本就能大幅降低，氫氣價格會下降、應用場景更多，讓整個產業鏈受益。”倪中華說。
為何是液氫？
“氫氣經過三級膨脹，放熱制冷，成為液氫。”國富氫能總工程師況開鋒解釋，氫氣密度低，大規模遠距離運輸時，重量還不及運載車及氫瓶重量的1%，相當于只拉了一堆鐵在路上跑，很不劃算。轉換成液氫后，同樣的運載車可多拉5倍的氫、運輸成本卻只要1/8。
“液化后的綠氫還具有高純度優勢。”倪中華說，零下253攝氏度時，絕大多數氣體已達冰點成為顆粒，過濾后即可得到高純度的氫，可用于半導體、集成電路、芯片等新興產業，也將帶動鋼鐵、冶金、化工等傳統產業綠色轉型。
2023年4月，國富氫能下線自主研發的國內首臺日產10噸級氫液化工廠核心設備，打破了國外對大規模氫液化產品的長期壟斷。目前，國富氫能的液化工廠已建設完工、投產在即。
來源：人民網
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