河北建投沽源風(fēng)電制氫綜合利用示范項目。資料照片

中船重工七一八所總裝車間。資料照片

中船重工七一八所成品車間。資料照片

氫能源被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗?，氫能產(chǎn)業(yè)具有廣闊的市場前景。河北省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)有助于調(diào)整河北省能源結(jié)構(gòu)。此外河北省具有一定的氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，因此河北省提出了率先打造全國氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高地的目標。為此，河北省國有企業(yè)搶先布局、“氫”裝上陣，為推動河北省氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮了示范帶頭作用。

搶先布局 打造氫能產(chǎn)業(yè)高地

為高起點謀劃、高質(zhì)量發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，促進河北省能源結(jié)構(gòu)清潔轉(zhuǎn)型，加快新舊動能轉(zhuǎn)換，率先將河北打造成為全國氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高地，河北省出臺了一系列推動河北省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策文件。其中，《河北省推進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施意見》提出，到2030年，全省培育5至10家國際領(lǐng)先的龍頭企業(yè)，孵化一批科技型企業(yè)，擁有全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)實力和工業(yè)化生產(chǎn)能力，氫能產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破2000億元;燃料電池技術(shù)國際先進，高效的氫氣儲運加技術(shù)成熟度和可靠性大幅提升，并實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用;至少建成100座加氫站，燃料電池汽車運行超過5萬輛。

為此，河北省國有企業(yè)展現(xiàn)國企擔當，先試先行，圍繞氫能“制取-儲運-加注-應(yīng)用”環(huán)節(jié)加大研發(fā)力度、突破關(guān)鍵技術(shù)，圍繞全產(chǎn)業(yè)鏈搶先布局、謀劃發(fā)展路徑，推動河北省氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

河鋼集團有限公司(簡稱“河鋼集團”)相關(guān)負責(zé)人表示，河鋼集團以打造京津冀地區(qū)最具代表性的氫能應(yīng)用示范企業(yè)為目標，通過氫能示范全面引領(lǐng)京津冀零排放、零污染物流發(fā)展。建設(shè)覆蓋全省主要城市的制氫、加氫網(wǎng)絡(luò)，同時向氫能新材料開發(fā)、燃料電池和氫能汽車制造等領(lǐng)域延伸，形成覆蓋京津冀地區(qū)的新能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

今年3月份，河鋼集團聯(lián)合中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心、中國鋼研科技集團有限公司、東北大學(xué)簽訂合作協(xié)議，聯(lián)合組建“氫能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心”。據(jù)介紹，該中心以促進氫能產(chǎn)業(yè)加速提質(zhì)發(fā)展為目標，以市場為導(dǎo)向，以氫能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和鋼鐵產(chǎn)業(yè)價值鏈延伸為主線，聚焦京津冀、輻射國內(nèi)外，圍繞氫氣制備、氫能利用、氫冶金、新材料等領(lǐng)域，建立協(xié)同創(chuàng)新、共促發(fā)展的長效運行機制，致力于打造具有競爭力和影響力的氫能應(yīng)用研究和科技成果轉(zhuǎn)化平臺。

“河鋼集團以氫能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心先進的氫能產(chǎn)業(yè)研發(fā)項目為載體，聚集高端人才，以氫能產(chǎn)業(yè)示范基地建設(shè)、政府政策導(dǎo)向支持、商業(yè)模式探索發(fā)展為著力點，積極推動河北省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”河鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司市場部負責(zé)人劉守顯說。

冀中能源峰峰集團有限公司(簡稱“峰峰集團”)先期依托峰煤焦化有限公司的氫氣資源，結(jié)合邯鄲市政府相關(guān)規(guī)劃，打造一個氫源點、一座加氫站、一條氫能源汽車公交示范線、一條旅游觀光氫能源汽車示范線的“四個一”氫能綜合利用示范工程。

“依托峰峰集團擁有大量工業(yè)副產(chǎn)氫的優(yōu)勢，我們將在制氫、儲氫、運氫、用氫產(chǎn)業(yè)鏈以及在氫能裝備制造上開展研究、開發(fā)建設(shè)項目。”峰峰集團副總工程師張步勤說，提前布局氫能產(chǎn)業(yè)，探索更先進、更適用的清潔能源方向，也是想發(fā)揮作為國有企業(yè)在節(jié)能減排、環(huán)境治理方面應(yīng)起的社會作用。

此外，峰峰集團還與中國船舶重工集團公司第七一八研究所(簡稱“中船重工七一八所”)在可再生能源制氫、氫能交通、氫能基礎(chǔ)設(shè)施、高壓車載氫系統(tǒng)等領(lǐng)域深化合作關(guān)系，共同布局邯鄲市乃至京津冀地區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)，共同推動氫能產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化。

創(chuàng)新思路 關(guān)鍵環(huán)節(jié)各個擊破

在氫能制取上，河北建設(shè)投資集團有限責(zé)任公司(簡稱“河北建投”)探索風(fēng)電制氫和風(fēng)光耦合制氫。河北建投風(fēng)電制氫項目結(jié)合多方優(yōu)勢，創(chuàng)新性提出“離/并網(wǎng)風(fēng)電制氫綜合利用”的思路，風(fēng)電系統(tǒng)將不再以傳統(tǒng)電網(wǎng)為唯一終端負荷，而擬直接應(yīng)用于適應(yīng)風(fēng)電特性的電解制氫業(yè)，并將成品氫通過管網(wǎng)輸送到加氫站，最終應(yīng)用于燃料電池客車，構(gòu)建一條完整的離/并網(wǎng)風(fēng)電制氫綜合利用的產(chǎn)業(yè)鏈。

中船重工七一八所的優(yōu)勢在于電解水制氫，該所的水電解制氫裝置形成了產(chǎn)氫量0.5-1000Nm3/h的堿性水電解制氫設(shè)備及0.5～50Nm3/h的SPE純水電解制氫設(shè)備產(chǎn)品體系，主要應(yīng)用于電力、有色冶金、石油化工等多個領(lǐng)域。同時，該所在國內(nèi)率先開發(fā)了加壓型雙極壓濾式水電解制氫裝置，并實現(xiàn)裝置的全自動控制運行。

“我們研制的撬裝式水電解制氫設(shè)備、車載式水電解制氫設(shè)備、600Nm3/h制氫裝置均處于國際先進水平。” 中船重工七一八所制氫設(shè)備工程部副主任李猛介紹，該公司已累計銷售2000余臺加壓電解水制氫裝置，用戶遍及全國各地，國內(nèi)市場占有率超過60%，并出口至法國、俄羅斯、韓國等30多個國家。

河鋼集團和峰峰集團則加快布局建設(shè)工業(yè)副產(chǎn)氣制氫項目，著力提高工業(yè)副產(chǎn)氫提純技術(shù)。工業(yè)副產(chǎn)制氫是指利用工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣、副產(chǎn)氣進行提純制氫，以河鋼集團為例，其通過焦爐煤氣制氫，焦爐煤氣中氫氣含量約為55%。據(jù)介紹，工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)量巨大且穩(wěn)定，峰峰集團工業(yè)副產(chǎn)氫保有量達兩億Nm3，河鋼集團則具有20萬Nm3/h以上的氫氣生產(chǎn)能力。

“如何有效利用工業(yè)副產(chǎn)氫，氫氣提純技術(shù)的突破非常關(guān)鍵，下一步峰峰集團將聯(lián)合國家電力投資集團有限公司下屬設(shè)計單位就氫氣提純技術(shù)進一步溝通交流，共同研究工業(yè)尾氣提氫的技術(shù)和項目。”張步勤介紹。

加氫站建設(shè)是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中遇到的另一個難點，加氫站所需的關(guān)鍵材料和核心元件及技術(shù)尚未自主，如加氫槍、換熱器及關(guān)鍵的管閥件尚需進口。此外，高昂的建站成本限制了氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)化推廣模式尚未建立，尚未具備市場化運營的條件。

針對這一難題相關(guān)企業(yè)已展開公關(guān)，部分加氫站項目也在穩(wěn)步推進。峰峰集團與中船重工七一八所合作的加氫站建設(shè)項目已被列為河北省科技重大專項項目。河鋼集團加氫示范站項目已通過專家評審，全國氫能標準化技術(shù)委員會、中國可再生能源學(xué)會氫氣專業(yè)委員會組成的專家組認為該項目符合技術(shù)發(fā)展趨勢和相關(guān)政策，對推動河北省氫能發(fā)展具有積極意義。

前景廣闊 推動綠色物流發(fā)展

在應(yīng)用方面，氫燃料電池汽車是氫能源應(yīng)用前景最為廣闊的領(lǐng)域。

河鋼集團大力推進燃料電池重載汽車示范。據(jù)介紹，氫燃料重卡未來主要應(yīng)用在重工業(yè)集中的區(qū)域，如港口、工業(yè)園區(qū)等，由于目前國內(nèi)外尚沒有成熟的氫燃料電池重卡，因此“柴改氫”批量示范運營還需要解決三個關(guān)鍵問題，一是燃料電池重卡價格與傳統(tǒng)重卡價格差價的問題;二是車輛運行參數(shù)與傳統(tǒng)燃油車相對比經(jīng)濟性的問題(包括油耗、續(xù)航里程等);三是車輛日常維護成本的問題。

河鋼集團依托自身具備的氣源、應(yīng)用平臺、跨學(xué)科技術(shù)人才保障以及涉氫材料的研發(fā)保障能力，聯(lián)合整車企業(yè)及車輛運營企業(yè)進行深入合作，就氫燃料重卡運輸進行示范運行，旨在推動重載卡車“柴改氫”，從根本上解決交通運輸對空氣質(zhì)量的影響，推動真正意義上的綠色物流，并將根據(jù)示范實際效果，在京津冀地區(qū)進行復(fù)制推廣，最終形成有效的運輸網(wǎng)絡(luò)。

除氫燃料電池汽車之外，氫能在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用還包括HCNG內(nèi)燃機車。HCNG即混氫天然氣，HCNG內(nèi)燃機車相較CNG汽車可以降低碳排放，減少氮氧化物排放，同時促進天然氣燃燒更充分，

“HCNG將來應(yīng)用范圍非常大，在節(jié)能減排、能源充分利用上也有很重要的作用，加氫站如果跟天然氣站協(xié)同，為汽車加注HCNG，一下就擴大了氫能的使用范圍，峰峰集團目前也在跟一些科研機構(gòu)探討相關(guān)技術(shù)，與邯鄲華潤燃氣有限公司探討了天然氣摻氫的發(fā)展方向，并利用邯鄲市現(xiàn)有天然氣加氣站的布局，開展天然氣摻氫的示范工程，除了可以利用少量設(shè)備滿足多種車輛要求以外，還能緩解邯鄲市天然氣匱乏的難題。”張步勤說。