應用(yòng)多(duō)儲能(néng)、多(duō)氫能(néng)系統分(fēn)布式混合動力供能(néng)方案,時速160公(gōng)裏

0、10、20……160，列車(chē)駕駛室顯示器上的數字順利攀升到了160公(gōng)裏/小(xiǎo)時。車(chē)廂裏，中(zhōng)車(chē)長(cháng)春軌道客車(chē)股份有(yǒu)限公(gōng)司（以下簡稱中(zhōng)車(chē)長(cháng)客）國(guó)家軌道客車(chē)工(gōng)程研究中(zhōng)心新(xīn)技(jì )術研究部副部長(cháng)王健難掩激動心情：“這是最後一次試驗了。這次試驗成功，标志(zhì)着氫能(néng)在軌道交通領域應用(yòng)取得新(xīn)突破。”

日前，由中(zhōng)車(chē)長(cháng)客自主研制的我國(guó)首列氫能(néng)源市域列車(chē)在位于吉林省長(cháng)春市的中(zhōng)車(chē)長(cháng)客試驗線(xiàn)進行了運行試驗，列車(chē)成功以時速160公(gōng)裏滿載運行，實現了全系統、全場景、多(duō)層級的性能(néng)驗證，向氫能(néng)源的廣泛應用(yòng)又(yòu)進一步。

這次試驗的氫能(néng)源市域列車(chē)由中(zhōng)車(chē)長(cháng)客自主研制，于2022年12月在成都下線(xiàn)，列車(chē)采用(yòng)四輛編組，最高運行時速為(wèi)160公(gōng)裏，列車(chē)内置氫能(néng)動力系統，為(wèi)車(chē)輛運行提供動力源。

王健介紹說：“這次測試的項目包括整車(chē)的平穩性、動力系統的工(gōng)作(zuò)狀态、車(chē)輛能(néng)耗、加速度性能(néng)等。”

試驗過程中(zhōng)，列車(chē)每公(gōng)裏實際運行平均能(néng)耗僅為(wèi)5千瓦時，達到國(guó)際領先水平，最高續航裏程可(kě)達1000公(gōng)裏以上。“這種列車(chē)是介于地鐵和高鐵之間的交通工(gōng)具(jù)，最佳運行區(qū)間距離為(wèi)30公(gōng)裏—500公(gōng)裏。”王健說。

不同于傳統列車(chē)依靠化石能(néng)源或從接觸網獲取電(diàn)能(néng)驅動，這次成功達速運行的首列氫能(néng)源市域列車(chē)應用(yòng)了多(duō)儲能(néng)、多(duō)氫能(néng)系統分(fēn)布式的混合動力供能(néng)方案，同時，采用(yòng)中(zhōng)車(chē)長(cháng)客自主開發的氫電(diàn)混動能(néng)量管理(lǐ)策略和控制系統，實現了整車(chē)控制的深度集成，可(kě)大幅提高能(néng)量利用(yòng)效率。

王健介紹說：“此次試驗首次驗證了氫能(néng)源列車(chē)在零下25攝氏度—35攝氏度環境溫度下的實際性能(néng)，試驗結果中(zhōng)各指标均達到車(chē)輛設計要求。”

業内人士表示，本次試驗是我國(guó)軌道交通行業在氫能(néng)源技(jì )術研發應用(yòng)中(zhōng)的重要裏程碑，将進一步助推高端交通載運裝(zhuāng)備關鍵技(jì )術實現自主可(kě)控，為(wèi)我國(guó)交通載運裝(zhuāng)備加快形成新(xīn)質(zhì)生産(chǎn)力提供科(kē)技(jì )支撐。

近年來，我國(guó)氫能(néng)産(chǎn)業尤其是氫能(néng)交通工(gōng)具(jù)的發展明顯提速。2022年，北京冬奧會期間使用(yòng)了約1000輛氫燃料電(diàn)池汽車(chē)，這是迄今為(wèi)止全球最大規模的一次氫燃料電(diàn)池汽車(chē)示範運營。

2023年，在北京市大興區(qū)，10輛氫燃料電(diàn)池公(gōng)交車(chē)在40路車(chē)隊正式“上崗”。山(shān)東省青島市一家氫能(néng)源車(chē)生産(chǎn)廠負責人近日表示，今年，他(tā)們已經銷售了270輛氫能(néng)源車(chē)，相比去年同期銷售的45輛，銷量可(kě)謂大幅增加。

中(zhōng)國(guó)汽車(chē)工(gōng)業協會數據顯示，2021年和2022年，中(zhōng)國(guó)氫燃料電(diàn)池汽車(chē)的銷量分(fēn)别為(wèi)1586輛和3367輛。2023年，中(zhōng)國(guó)氫燃料電(diàn)池汽車(chē)産(chǎn)銷量分(fēn)别約為(wèi)5600輛和5800輛，同比分(fēn)别增長(cháng)55.3%和72%，産(chǎn)、銷增長(cháng)同步提速。亦有(yǒu)數據顯示，2023年我國(guó)氫能(néng)源車(chē)産(chǎn)銷量分(fēn)别約5600輛、5800輛，同比分(fēn)别增長(cháng)55%、72%左右。

各種政策支持之下，氫能(néng)源車(chē)将進入放量提速期。根據國(guó)家發改委、國(guó)家能(néng)源局此前的規劃部署，到2025年，氫燃料電(diàn)池車(chē)輛保有(yǒu)量将達到5萬輛。

到2050年，氫能(néng)源需求量将是目前的10倍，我國(guó)尚需補齊基礎設施短闆。

在向“雙碳”目标前進的路上，憑借清潔低碳、靈活高效的優點，氫能(néng)發展駛入“快車(chē)道”。今年全國(guó)兩會期間，加快氫能(néng)産(chǎn)業發展首次被寫入政府工(gōng)作(zuò)報告，這意味着，其已成為(wèi)我國(guó)積極培育的新(xīn)興産(chǎn)業和未來産(chǎn)業的方向之一。

據香橙會氫能(néng)數據庫不完全統計，截至2023年10月底，全國(guó)發布氫能(néng)相關政策超過900項，其中(zhōng)，國(guó)家層面就有(yǒu)150多(duō)項。全國(guó)已有(yǒu)27個省（自治區(qū)、直轄市）出台省級氫能(néng)産(chǎn)業規劃。随着技(jì )術的發展，氫能(néng)、氫燃料的未來發展趨勢如何？氫能(néng)應用(yòng)又(yòu)面臨哪些瓶頸？

“氫的應用(yòng)範圍很(hěn)廣，既可(kě)以作(zuò)為(wèi)工(gōng)業原料，用(yòng)于冶金、化工(gōng)等領域；也可(kě)作(zuò)為(wèi)燃料，用(yòng)于交通運輸及發電(diàn)領域。”中(zhōng)國(guó)能(néng)源研究會儲能(néng)專委會委員劉堅告訴記者，不同于水能(néng)、風能(néng)、太陽能(néng)等一次能(néng)源，氫能(néng)屬于二次能(néng)源。“雖然使用(yòng)綠電(diàn)非常環保，但在一些行業比如水運、航空等，電(diàn)動化存在較大技(jì )術障礙，相比之下，氫能(néng)的應用(yòng)場景更加豐富。”

不論是氫燃燒還是氫燃料電(diàn)池的電(diàn)化學(xué)反應，最終的産(chǎn)物(wù)隻有(yǒu)水，沒有(yǒu)污染物(wù)及碳排放，可(kě)謂真正實現“低碳”甚至“零碳”。此外，根據中(zhōng)國(guó)氫能(néng)聯盟數據，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(diàn)池綜合轉化效率可(kě)達90%以上。

很(hěn)多(duō)業内專家認為(wèi)，氫能(néng)是推動傳統化石能(néng)源清潔高效利用(yòng)和支撐可(kě)再生能(néng)源大規模發展的理(lǐ)想媒介，是實現交通運輸、工(gōng)業和建築等領域大規模深度脫碳的有(yǒu)力選擇。特别是與可(kě)再生能(néng)源發電(diàn)結合，利用(yòng)電(diàn)解水制取“綠氫”，不僅能(néng)實現全生命周期綠色清潔，更拓展了可(kě)再生能(néng)源的利用(yòng)方式。

根據國(guó)際氫能(néng)源委員會發布的《氫能(néng)源未來發展趨勢調研報告》，預計到2030 年，全球燃料電(diàn)池乘用(yòng)車(chē)将達到1000萬輛至1500萬輛；到2050年，氫能(néng)源需求量将是目前的10倍。

我國(guó)具(jù)有(yǒu)良好的制氫基礎與大規模的應用(yòng)市場，發展氫能(néng)優勢顯著。加快氫能(néng)産(chǎn)業發展是助力我國(guó)實現“雙碳”目标的重要路徑。在國(guó)家發展改革委、國(guó)家能(néng)源局聯合印發的《氫能(néng)産(chǎn)業發展中(zhōng)長(cháng)期規劃（2021—2035年）》中(zhōng)，氫能(néng)被确定為(wèi)未來國(guó)家能(néng)源體(tǐ)系的重要組成部分(fēn)和用(yòng)能(néng)終端實現綠色低碳轉型的重要載體(tǐ)，氫能(néng)産(chǎn)業被确定為(wèi)戰略性新(xīn)興産(chǎn)業和未來産(chǎn)業重點發展方向。

據中(zhōng)國(guó)氫能(néng)聯盟預計，到2050年，氫氣需求量将接近6000萬噸，可(kě)實現二氧化碳減排約7億噸，氫能(néng)在我國(guó)終端能(néng)源體(tǐ)系中(zhōng)占比超過10%，産(chǎn)業鏈年産(chǎn)值可(kě)達12萬億元。

“我國(guó)是全球最大的氫能(néng)生産(chǎn)國(guó)和消費國(guó)，每年氫氣産(chǎn)量高達3500萬噸，基數巨大。”劉堅指出，“但目前氫能(néng)産(chǎn)品主要是依托化石能(néng)源生産(chǎn)的灰氫。随着各行業減碳行動的日益深入，未來，氫能(néng)需求還将持續增長(cháng)，尤其是清潔低碳的綠氫比例将會大大提高。”

據介紹，目前根據制取方式和碳排放量的不同，氫能(néng)主要分(fēn)為(wèi)灰氫、藍氫和綠氫三種。通過化石燃料（天然氣、煤等）轉化反應的方式制取的氫氣被稱為(wèi)“灰氫”；在灰氫的基礎上，應用(yòng)碳捕捉、碳封存等技(jì )術将碳保留下來，而非排入大氣的方式制取的氫氣被稱為(wèi)“藍氫”；通過光電(diàn)、風電(diàn)等可(kě)再生能(néng)源電(diàn)解水的方式制取的氫氣被稱為(wèi)“綠氫”，綠氫在制取的過程中(zhōng)基本不會産(chǎn)生溫室氣體(tǐ)，因此也被稱為(wèi)“零碳氫氣”。

據中(zhōng)國(guó)氫能(néng)聯盟研究院預計，遠(yuǎn)期（2060年）超過75%的氫氣供應将來自綠氫。

劉堅介紹，近年來，我國(guó)氫能(néng)利用(yòng)領域發展很(hěn)快，在氫燃料商(shāng)用(yòng)車(chē)、氫燃料電(diàn)池領域已取得明顯進展。

然而，我國(guó)在綠氫制取方面進展并不突出，一方面，制氫技(jì )術有(yǒu)待進步；另一方面，大規模、長(cháng)距離的氫儲運也是一個短闆。

“事實上，與其他(tā)發達國(guó)家相比，我國(guó)也有(yǒu)自己的優勢。”劉堅告訴記者，國(guó)内風能(néng)、太陽能(néng)等可(kě)再生能(néng)源發電(diàn)資源比較豐富的地區(qū)，綠氫的生産(chǎn)成本更低。“但這些地方大多(duō)地處偏遠(yuǎn)，需要儲存、運輸綠氫。氫儲運在全球範圍都是難題，這在某種程度上也限制了我國(guó)綠氫的發展。此外，氫氣供應基礎設施也是短闆，需要補齊。”

劉堅介紹，目前歐洲嘗試使用(yòng)管道運輸氫氣，我國(guó)目前有(yǒu)幾家央企也在嘗試使用(yòng)管道方式進行氫氣的長(cháng)距離運輸。

在今年全國(guó)兩會上，川渝全國(guó)政協委員聯名(míng)提交了關于氫能(néng)的提案，呼籲創建國(guó)家燃料電(diàn)池汽車(chē)示範應用(yòng)城市群，并将成渝氫走廊區(qū)域納入示範應用(yòng)城市群，支持兩地沿城際幹線(xiàn)加快建設氫能(néng)基礎設施，實現氫燃料電(diàn)池汽車(chē)規模化運營。

民(mín)建山(shān)西省委副主委、呂梁市政協副主席、民(mín)建呂梁市委主委李慧義建議，将山(shān)西省作(zuò)為(wèi)構建多(duō)元制氫體(tǐ)系的試點省，由呂梁市牽頭，聯合太原、大同、長(cháng)治、臨汾“1+4”個城市，将之列入國(guó)家“燃料電(diàn)池汽車(chē)示範應用(yòng)城市群”予以支持。

2020年以來，财政部、工(gōng)信部等五部委批複5個氫燃料電(diàn)池汽車(chē)示範城市群，“以獎代補”給予支持。

在北京億華通科(kē)技(jì )股份有(yǒu)限公(gōng)司董事長(cháng)張國(guó)強看來，氫能(néng)行業規模尚有(yǒu)很(hěn)大的發展空間。“目前已獲批的五大城市群41座城市，4年示範期内合計計劃推廣約3.5萬輛燃料電(diàn)池汽車(chē)，年均推廣量不足萬台。此外，氫能(néng)在儲能(néng)、發電(diàn)、冶金、化工(gōng)等領域的應用(yòng)，尚處于市場應用(yòng)早期階段，未形成規模化，難以支撐氫能(néng)産(chǎn)業可(kě)持續發展。”

張國(guó)強指出，氫氣來源範圍小(xiǎo)，制氫規模不足，尤其是綠氫尚未形成規模化生産(chǎn)，造成氫氣供應不足，氫氣價格偏高。同時，氫能(néng)儲運以高壓氣态方式為(wèi)主，氫氣儲運效率低，加氫基礎設施等不健全，這些因素阻礙了氫能(néng)産(chǎn)業發展。

為(wèi)響應國(guó)家号召，我國(guó)已有(yǒu)多(duō)個省份相繼發布相關政策規劃推動氫能(néng)産(chǎn)業積極發展。

北京市、上海市、廣東省作(zuò)為(wèi)第一批燃料電(diàn)池汽車(chē)示範應用(yòng)城市群所在地，持續推進氫能(néng)科(kē)技(jì )創新(xīn)、産(chǎn)業鏈一體(tǐ)化協同發展、重點技(jì )術攻關等工(gōng)作(zuò)。河北省、河南省作(zuò)為(wèi)第二批示範應用(yòng)城市群所在省份，也在加強加氫站等基礎設施建設，積極推廣燃料電(diàn)池汽車(chē)的普及應用(yòng)，完善政策體(tǐ)系。

四川、江蘇、山(shān)東、福建等多(duō)個省份也公(gōng)布了加氫站、燃料電(diàn)池汽車(chē)等具(jù)體(tǐ)規劃目标。

以2025年為(wèi)節點，共有(yǒu)北京、廣東、廣西、貴州、海南、河北、河南及内蒙古等8個省（自治區(qū)、直轄市）公(gōng)布了定量的制氫産(chǎn)能(néng)目标，合計為(wèi)226.7萬噸/年；甘肅、海南、河北、吉林、江西、甯夏、青海及内蒙古等8個省（自治區(qū)），公(gōng)布了定量的綠氫産(chǎn)能(néng)目标，合計為(wèi)107.1萬噸/年。此外，有(yǒu)27個省市披露了加氫站建設計劃，拟建設數量合計約1264座。

中(zhōng)國(guó)工(gōng)程院院士、中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)院生态環境研究中(zhōng)心副主任賀泓：

柴油車(chē)排放實現碳中(zhōng)和有(yǒu)一個三步走路線(xiàn)：短期，可(kě)提高柴油機熱效率，優化排放後處理(lǐ)系統，實現CO2與污染物(wù)協同減排；中(zhōng)期，發展碳中(zhōng)性燃料摻燒及相應排放後處理(lǐ)技(jì )術，實現柴油機的部分(fēn)乃至全部碳中(zhōng)和；長(cháng)期，發展碳中(zhōng)性/零碳燃料直接燃燒技(jì )術、重整制氫燃料電(diàn)池技(jì )術，實現徹底碳中(zhōng)和。

河南大學(xué)學(xué)術副校長(cháng)傅聲雷：

當前，西部省份新(xīn)能(néng)源發電(diàn)能(néng)力會出現階段性過剩，儲存新(xīn)能(néng)源發電(diàn)量較好的途徑是制氫。全國(guó)溫室氣體(tǐ)自願減排交易雖已啓動，但目前交易品種較少。為(wèi)鼓勵制氫和用(yòng)氫産(chǎn)業鏈發展，建議盡快把綠氫制備和用(yòng)氫納入國(guó)家碳彙交易平台資源，采用(yòng)自願減排機制等交易方案，對綠電(diàn)制氫和用(yòng)氫産(chǎn)業鏈給予支持。

隆基綠能(néng)董事長(cháng)鍾寶申：

建議鼓勵可(kě)再生能(néng)源制氫，支持離網制氫項目申報。政府對項目申報應給予相應政策支持和稅收補貼，開通離網制氫項目申報流程綠色通道，将綠氫和綠氫化工(gōng)納入綠色金融重點支持對象，降低綠氫項目貸款利率以及土地、稅收等成本。明确政策要求，促進綠氫多(duō)應用(yòng)場景落地。

2019年

國(guó)務(wù)院首次将“推動充電(diàn)（加氫）等基礎設施建設”寫入當年政府工(gōng)作(zuò)報告，氫能(néng)源迎來發展新(xīn)篇章。

2022年3月

國(guó)家發改委、國(guó)家能(néng)源局聯合印發《氫能(néng)産(chǎn)業發展中(zhōng)長(cháng)期規劃（2021—2035年）》（下稱《規劃》），氫能(néng)發展國(guó)家級頂層設計正式落地。

按照《規劃》，到2025年，我國(guó)氫燃料電(diàn)池車(chē)輛保有(yǒu)量将達到5萬輛，并完成部署建設一批加氫站，可(kě)再生能(néng)源制氫量達到10萬噸/年—20萬噸/年，成為(wèi)新(xīn)增氫能(néng)消費的重要組成部分(fēn)，實現二氧化碳減排100萬噸/年—200萬噸/年；到2030年，形成較為(wèi)完備的氫能(néng)産(chǎn)業技(jì )術創新(xīn)體(tǐ)系、清潔能(néng)源制氫及供應體(tǐ)系，産(chǎn)業布局合理(lǐ)有(yǒu)序，可(kě)再生能(néng)源制氫廣泛應用(yòng)，有(yǒu)力支撐碳達峰目标實現。

2023年7月

國(guó)家标準化管理(lǐ)委員會、國(guó)家發改委、工(gōng)信部等六部門聯合印發《氫能(néng)産(chǎn)業标準體(tǐ)系建設指南（2023版）》（以下簡稱《指南》），成為(wèi)首個國(guó)家層面的全産(chǎn)業鏈标準體(tǐ)系建設指南。

《指南》明确了近3年國(guó)内國(guó)際氫能(néng)标準化工(gōng)作(zuò)重點任務(wù)，提出到2025年，制修訂氫能(néng)國(guó)家及行業标準30項以上；轉化國(guó)際标準5項以上，提出新(xīn)提案3項以上。

2024年1月

海南省印發《氫能(néng)産(chǎn)業發展中(zhōng)長(cháng)期規劃（2023—2035年）》。至此，國(guó)内已有(yǒu)28個省（直轄市、自治區(qū)）出台省級氫能(néng)産(chǎn)業發展規劃。