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观众在国际氢能交流中心内参观展览 |
氢能被誉为“双碳”目标下的“终极能源”，使用中不仅不排出二氧化碳，甚至还能净化空气。北京青年报记者在采访中了解到，目前，北京已初步形成“一南一北”集聚发展的氢能产业布局。
据介绍，其中，南部以大兴国际氢能示范区为依托，分四期开发建设，目前一期核心区已建成投用，产业覆盖“制氢、储存、运输、加注、应用”全链条，同时突出智能高端装备制造，氢燃料电池发动机八大关键零部件均有相关企业落户区内。北部以昌平氢能技术研发基地为依托，大力推动核心领域氢能技术研发示范，建立多层次氢能科研平台，打造氢能产业科技创新高地。
北京青年报记者在采访中了解到，如今，北京正在稳步推进氢能产业应用综合示范，加速形成全链条集聚示范效应，积极推动氢能成为扩大可再生能源应用规模的新路径。
大兴打造国际氢能示范区
产业发展布局呈四大特点
沿大兴机场高速一路向南，从魏善庄出口驶出，转头向西继续行驶约2公里，即可抵达大兴国际氢能示范区。
“示范区总占地面积约20公顷，将分四期开发建设。”示范区运营平台产业服务部总监谢韬介绍说，目前已开放的是核心区，由南北两区构成。其中，北区已引入46家氢能企业；南区已签约企业17家。
纵观示范区的产业新能源生态体系，北青报记者通过走访梳理出四大特点。一是 “全链条”。目前入驻示范区北区的企业有46家，涉及“制氢、储存、运输、加注、应用”等各环节，涵盖氢能产业全链条，已初步形成产业聚集效应。示范区南区还将规划建设国家氢燃料电池汽车质量检验检测中心，补充北区生产测试空间不足，满足企业中试、量产的需要，使示范区氢能产业链更加完善。
二是 “高智造”。氢能汽车是氢能源应用的一个重要领域，而氢燃料电池发动机又是氢能汽车的核心设备。北青报记者了解到，氢燃料电池发动机涉及八大关键零部件，包括电堆、膜电极、双极板等。目前，这八大关键零部件均有相关企业落户示范区内，开展关键核心技术攻关及落地应用。例如，“中国氢能第一股”亿华通，就是一家专门从事氢能及燃料电池研发及产业化的高新技术企业，率先实现了氢燃料电池发动机系统一级零部件的100%国产化，使发动机的生产成本大幅降低。
三是 “场景化”。对于老百姓来说，氢能源似乎离日常生活很远，示范区在起步建设时，就注重搭建加氢站等应用场景，让氢能“可见可感”，人们可以近距离了解氢能源。同时，借助终端应用，倒推前端研发、生产等环节的发展进程。位于示范区西南角的海珀尔加氢站，是目前全球最大的气氢加氢站，每天都会有上百辆氢能车来此加氢。大巴车、冷链车、渣土车……最显眼的是“兴40路”公交车，这趟公交车全部使用氢燃料，百姓在家门口就能感受“氢动力”。位于示范区北区的国际氢能交流中心内，陈列着氢能汽车、氢能自行车、氢能摩托车、氢能叉车和氢能无人机等展品，这些都是未来将要上市和目前已经投入使用的产品，让高大上的“氢应用”触手可及。
四是“强平台”。谢韬介绍，依托大兴国际氢能园区的产业资源优势，示范区构建起双轨制氢能人才培养体系，包括线上的“兴氢园”氢能数字化社区平台、线下的氢未来职业技能培训学校。线上平台提供千余本行业电子书、行业热点资讯、专题讲座及专家交流研讨等服务；线下学校提供“定制化”培训课程，培养氢能行业新职业技能型人才。“我们的目的是聚拢氢能产业资源，集聚高校院所与产业联盟提供行业知识，精准引育氢能产业链企业，将示范区打造成为国内最专业的智库平台。”谢韬说。
如今，示范区核心区已构建以加氢示范站、国际氢能交流中心、科技园区为载体，产业基金、企业联盟、专项政策、试验基地为支撑的“3+N”氢能产业生态体系。示范区二期、三期建设也正在同步规划中。在大兴国际氢能示范区里，人们可以看到未来更低碳、更便利、更先进的更多可能。
昌平推动氢能技术研发示范
助力“天然气掺氢”技术应用
北青报记者在采访中了解到，本市正在建设昌平氢能技术研发基地，大力推动核心领域氢能技术研发示范，建立多层次氢能科研平台，打造氢能产业科技创新高地。
在京北昌平能源谷，由国家电投集团科学技术研究院有限公司（以下简称国家电投中央研究院）牵头实施的国内首个电解制氢掺入天然气项目已于2019年在辽宁省朝阳市投入运行，自此开启了我国天然气掺氢示范项目的“元年”。
作为一种清洁、零碳的二次能源，氢能将成为未来碳中和体系的重要组成部分，然而如何实现氢能高效、安全、规模化运输，一直是行业的难点和堵点。国家电投中央研究院2018年在集团公司的部署下率先于国内开展了“掺氢天然气管道安全关键技术研究及验证”项目，
力求攻克这一难点，有利支持实现“绿电转化”与“3060”双碳目标。
所谓“天然气掺氢输送技术”就是将可再生能源制取的绿氢按照一定比例与天然气混合，通过已有天然气管网输送，在终端以掺氢天然气形式燃烧利用或者通过氢气分离纯化装置提取至附加值更高的纯氢场景使用。国家电投中央研究院碳中和研究中心氢能储运与利用技术研究室负责人孙晨告诉北青报记者，发展天然气掺氢技术能够大规模利用可再生能源制取的绿氢，实现规模化氢气输送消纳，有效解决偏远地区绿电转化与利用问题。此外，氢能的运输长期以来就是产业堵点，现在主要使用的长管拖车运输成本较高，平均每百公里输氢成本高达5-8元/千克，而利用天然气管道开展长距离运输氢气，成本可以降至每百公里0.3-0.8元/千克。孙晨介绍，我国天然气对外依存度超过40%，如果天然气掺氢技术能够大范围推广，有望实现部分进口天然气的有效替代，对提高国家能源安全和保障能力具有重要意义。
然而，利用已有天然气管道运输氢气，看起来是一种高效且低成本的方式，但实际操作中，仍有不少难题待解。孙晨介绍，“大家都知道‘氢脆’这个概念，当氢气进入用于传输天然气的管道，会加速管道金属材料损伤。”此外，还涉及到输送工艺、关键设备适应性、系统安全保障等方面的一系列问题。国家电投中央研究院已经形成掺氢管道全流程评价工艺包、掺混及分离纯化关键设备、在线安全监测平台、经济分析模型等研究成果，牵头制定了国内首个天然气掺氢的团体标准T/CAS 590—2022《天然气掺氢混气站技术规程》。
孙晨说：“我们希望通过示范项目，让天然气掺氢技术得到更为广泛的普及。”然而与国外相比，国内的天然气掺氢事业起步相对较晚，且目前标准体系尚未完全建立，这也制约了天然气掺氢的规模扩大化应用。孙晨介绍，国家电投中央研究院除在辽宁省朝阳市建成国内首个电解制氢掺入天然气项目外，还相继在河北省张家口市、内蒙古乌海市参与当地示范项目建设运行，并拟在青海省建设绿电制氢-天然气掺氢规模化输送利用综合示范项目，“我们正在对这一技术进行扎实验证，并希望能够带动更多相关技术标准的出台。”
除了中游储运环节，国家电投中央研究院也在上游制氢和下游用氢环节进行了技术布局。孙晨介绍，在制氢环节，目前研究院正在研发适合可再生能源波动性的碱性制氢电解槽；而在用氢环节，目前正在研发利用氢能合成高附加值绿色化学品，着力培养“双碳”目标的实现路径。 文/本报记者 王斌 张月朦
现场
全球规模最大加氢站 每日为上百辆车加氢
北青报记者日前来到大兴国际氢能示范区，全球规模最大的加氢站——海珀尔加氢站位于示范区的西南角。走进加氢站，可以看到8台加氢机整齐排列，能够同时为16辆车加氢。不一会儿，1辆蓝白相间涂装的氢燃料电池公交车缓缓驶入加氢区，工作人员熟练地拿起加氢枪，就像给普通燃油车加油一样，为这辆公交车加注氢气。
“十来分钟就能加满。”公交车司机王师傅指着车顶说，“这车比常见的公交车要高出30多厘米，就像给车戴了个帽子。车上‘顶’着6个储氢罐，可储存近30公斤氢气，一次加满能跑400公里。我们这趟‘兴40路’是大兴区的首批氢燃料电池公交车，到目前为止运营刚满2个月，很受欢迎，不少市民专程过来体验试乘。”
短短半小时，就有十多辆氢能源车到站内加氢，除了兴40路公交车，还有长途客车、厢式货车、牵引车、渣土运输车等。“加氢站日加氢量可达4.8吨，每天大约上百辆氢能车来此加氢。”北京海珀尔能源管理公司技术总监赵辉介绍说，“这座占地面积超6000平方米的加氢站，涵盖了氢能源的‘储、运、加、用’等环节，是公众直观了解氢能源的一个窗口。”
在加氢区北侧，停放着3辆氢长管拖车，这些拖车将压缩氢气从氢气生产单位运送至加氢站，经卸气、压缩、二次加压后，储存至站内储气罐，然后通过加氢机对氢燃料电池汽车加注氢气。
提到氢气，人们不禁会产生疑问：氢能安全吗？北青报记者在采访中了解到，氢分子直径小，容易泄漏甚至爆炸。赵辉表示，只要采取必要措施，其安全风险都是可防可控的。
为防止意外，海珀尔加氢站从三方面下功夫。一是加装氢气探测器。在加氢机、储气罐等容易发生泄漏的地方，可以看到一个个像监控探头般的氢气探测器。当空气中氢气含量达到0.4%时，系统就会报警，提醒工作人员及时检查维修。
二是敞开式设计。与天然气等燃料相比，氢气的扩散速率是最快的，在开放空间中，它比常规燃料更安全。站内的卸氢区、压缩区、储存区、加氢区等均没有遮挡，就连运输氢气的管道都是明沟，这些措施可以避免氢气在密闭空间里聚积，加速扩散。
三是防止静电、明火。加氢站在重要位置安装了火焰探测器，利用红外传感技术及时发现明火。同时，站内工作人员必须身穿防静电服、防静电鞋上岗，在工作区域内禁止拨打电话、禁止用手机拍摄、禁止使用电子设备，防止静电产生火花。
“其实不仅是氢，我们日常生活中使用的能源，包括燃油、燃气、电能等，都具有一定危险性，我们要防范风险、扬长避短。”赵辉说，“氢能作为一种绿色、高效的能源，被视为‘二十一世纪终极能源’，其优势不可小觑，在全国‘双碳’行动中将发挥示范引领作用。”
记者观察
产业发展尚存制约因素 园区及企业积极“破题”
连日来，北青报记者深入走访大兴国际氢能示范区和昌平能源谷，与园区负责人、企业管理层及技术人员开展深入交流，详细了解氢能产业的新进展、新突破、新成效，同时也发现了一些制约氢能产业发展的现存问题。
目前，北京的氢能产业尚未形成规模效应，突出表现为加氢站数量少。最新统计数据显示，截至目前，本市已建成加氢站14座。其中，2座建成待投运、4座处于暂停运营状态；其余8座运营中的加氢站当中，有4座为内部自用站，真正对外开放运营的仅有4座，分别位于大兴国际氢能示范区、大兴黄村、房山氢能产业园、海淀永丰。
加氢站的数量限制了氢能源汽车的发展。“你想想看，私家车主开着汽车全北京到处跑，他肯定不愿意专门跑到大兴、房山去加氢。因此，目前投用的氢能源汽车基本都是固定班线运行的，如公交车、专线班车等，加氢站处于运行线路上或相距不远。”一位业内人士告诉北青报记者。
由于规模效应尚未形成，导致氢能产业链综合成本较高，车辆购置、加氢等环节的定价现阶段均无法实现市场化，主要依靠政府补贴。以海珀尔加氢站为例，目前氢气售价采用政府指导价，为30元/公斤，与进价持平。为了维持日常生产运行，加氢站额外享受19元/公斤的政府补贴。
在采访中记者注意到，相关园区、企业已经在积极“破题”。一方面，主动担负社会责任，接待公众参观、承担科普讲解，让更多人了解氢能。位于大兴国际氢能示范区内的京津冀首个氢能交流中心，小到氢气质量流量计、加氢枪零部件，大到氢燃料电池系统、氢燃料电池重卡等，氢能产业链中元素应有尽有，为参观者生动讲述氢能的前世今生与未来。
另一方面，氢能企业正在积极开展通过技术攻关、关键零部件的国产化替代，促进产业链成本的降低。我们有理由相信，在“双碳”目标的大背景下，随着氢能上下游产业链的深度融合、产业规模化发展的日益加速、新应用场景的不断拓展，氢能产业必将迎来更加广阔的未来。
文/北京青年报记者 张月朦 王斌
摄影/北京青年报记者 袁艺
编辑/彭小菲
