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谋局碳中和 工业大省山东投资百亿试建“氢能社会”
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   “2018年,可以定义为中国氢能源及燃料电池的产业发展元年。经过三个阶段的有序发展之后,中国氢能源及燃料电池产业将实现技术快速进步,大量创新成果爆发式涌现,氢能实现可持续开发,在小汽车、轨道交通、船舶、物流系统、矿用车等领域广泛应用,**终形成‘氢能社会’。”在2018中国氢能源及燃料电池产业高峰论坛上,中国氢能联盟理事长、中国工程院院士凌文曾对媒体这样畅想。
  或许凌文本人也没有想到,仅仅3年后,他以山东省副省长的身份见证了梦想成真的一幕。对此他连称“谋划已久、翘首以盼”。
  2021年4月16日,科技部与山东省政府签署“氢进万家”科技示范工程框架协议,山东成为全国****也是目前****一个氢能大规模推广应用的示范省份。同日,科技部部长王志刚、山东省委书记刘家义在山东济南为****燃料电池技术创新中心揭牌。
  按照规划,****燃料电池技术创新中心计划3~5年内突破一批包括氢能在内的燃料电池关键核心技术,突破制约燃料电池产业发展的技术瓶颈;“氢进万家”示范工程在5年内,重点围绕“一条氢能高速、二个氢能港口、三个科普基地、四个氢能园区、五个氢能社区”的建设目标,开展氢能多场景的大规模应用示范。
  氢能高速、氢能港口、氢能社区、氢能工业园区……涵盖社会多个领域的氢能应用场景,宛如一个现实版的“氢能社会”。
  由于氢气燃烧时****产物是水,氢能已被世界公认为全球能源转型中****的碳中和能源之一。2019-2020年,欧盟、日本、俄罗斯、美国、韩国、澳大利亚等密集发布了****氢能战略。上述科技部与山东氢能项目签约、启动,标志着中国氢能大规模市场化探索的启动,山东成为了这一尝试的先行者与探路者(7.740, 0.10, 1.31%)。
  探路者
  作为“氢进万家”示范工程联合专家组组长,同济大学汽车学院院长余卓平,在讲述项目由来时说,目前****发改委已在制定氢能产业规划,正迫切需要一个氢能综合示范项目,迈出大规模应用的探索性一步。
  2021年4月16日,科技部与山东省政府在同****内启动了两个氢能项目——“氢进万家”科技示范工程与****燃料电池技术创新中心。
  前者是科技部从2020年开始论证、筹备,后者则早在2017年就在山东进行申报。****燃料电池技术创新中心,由潍柴动力(19.320, 0.31, 1.63%)牵头承建。据该中心首席科学家、潍柴动力副总裁陈文淼介绍,2017年科技部就曾发文筹建一批****技术中心,2018年潍柴动力首先申报了山东省燃料电池技术创新中心,此后又被推荐到科技部。
  在陈文淼看来,一个技术中心、一个示范工程,尽管运作时间有长有短,却都在全球各国密集布局、国内即将启动氢能产业的大背景下同时揭幕。“二者相辅相成,相互促进。”
  根据规划,“氢进万家”科技示范工程将选取济南、青岛、潍坊、淄博四市共同开展示范,以5年(2021-2025)为实施周期,通过纯氢管道输送的方式,将氢能送进工业园区、社区楼宇和交通移动用能、港口、高速等多场景,打造全国首条氢能高速走廊、全国****万台套氢能综合供能装置示范基地。
  无论是****技术中心还是示范工程均是全国首例,这标志着山东率先成为中国氢能技术研发与大规模市场化应用的先行者和探路者。
  山东是人口和能源大省,能源消费中煤炭比重偏高、电力消费中煤电比重偏高的“两高”问题较为突出。尤其是在确定碳达峰、碳中和的目标后,山东转变能源结构,更为迫切。同时,这个门类齐全的工业大省内部,又潜藏着解决能源、环保问题的路径。
  氢既可通过煤炭、石油、天然气等化石能源重整,也可来自焦化、氯碱、钢铁、冶金等工业副产气,还能利用电解水制取。而无论是煤炭、石化,还是氯碱、钢铁,都是山东工业的传统强项。目前,山东每年作为副产品伴生的氢气为260万吨,居全国****。“山东发展氢能不仅可实现节能减排,优化区域能源结构,还能破解可再生能源无法上网的尴尬。”“氢进万家”示范工程联合专家组组长余卓平认为,发展氢能,对现有的能源格局有着深度、多层次的调节作用。此次示范工程包括利用光伏、风电开展电解水规模化制氢,因氢气可以储存,把光伏、风电转化为氢能,可以化解火电与绿电之间日益失衡的产业矛盾。
  从单点突破到大规模应用
  山东氢能资源丰富、产业基础完备,给氢能推广带来了多场景、大规模、跨区域、手机性示范应用的空间。
  根据示范工程实施方案,“氢进万家”将在五年内建设一条氢能高速(济青高速)、二个氢能港口(潍坊港、青岛港(6.630, -0.04, -0.60%))、三个科普基地(潍坊市、济南市、青岛市)、四个氢能园区(潍坊滨海区、济南莱芜区、青岛李沧区、淄博市桓台县)、五个氢能社区(潍坊滨海区和高新区、济南莱芜区或新旧动能转换起步区、青岛李沧区、淄博市周村区)。
  事实上,山东各地副产氢气,各种氢能技术和应用场景已多有试点。
  2018年8月29日,潍柴动力宣布与加拿大巴拉德动力系统有限公司签署战略合作协议,在山东成立合资公司,研发制造氢燃料电池动力系统产品。潍柴动力董事长谭旭光指出,潍柴动力已经掌握氢燃料电池的核心技术,年产2万台氢燃料电池发动机工厂已经投产。
  2019年11月,青岛港前湾港区码头的自动化轨道吊,就开始试用工业废氢发电驱动。青岛港集团副总工程师张连钢向《经济观察报》测算,新码头每年约需2100吨氢,每天约6吨。以年吞吐量300万标箱测算,新码头每年减排二氧化碳约2万吨。
  截至2020年12月底,山东已建成加氢站11座,位居全国第二;投放氢燃料电池公交车269辆,位居全国****。
  不过,氢能的市场化应用涉及上游制氢、中游储运、下游应用等多个环节。如果仅仅是单点突破,无法形成完整的产业链闭环,难免陷入“孤岛”效应,**终无法为继。
  ****燃料电池技术创新中心首席科学家陈文淼认为,过去,氢能产业单点突破,更多的是在技术上和小规模应用上,因为企业往往会陷入“看不到利润就不肯投资——可没有投入就没有供给、也无法形成市场——企业更无投资意愿”的恶性循环。山东进行技术与市场的示范探索,先做出蛋糕、形成产业规模,通过政策、资金扶持,让进入的企业有利可图、愿意布局,氢能产业就会步入良性发展轨道,就可实现自主化、市场化发展。
  “氢进万家”示范项目预计投入136.9亿元,其中中央财政资金5亿元,地方配套财政资金15亿元,其余部分由市级财政资金、政府投资平台、产业基金、示范工程参与单位筹措解决。
  按照示范工程规划,在氢气制、储、运方面探索现场制氢、管道输氢的方式,构建“氢源-管网-终端”,实现“制-储-输-用”各环节紧密对接。比如,通过纯氢管道输送的方式,将氢能利用引入工业园区、加氢站;通过氢能燃料电池向城市社区供热、供暖,建设超过10万户的氢能社区。
  这其中区域跨度****的,则是围绕济青高速建设1条氢能高速。此次“氢进万家”示范工程涉及的济南、淄博、潍坊、青岛4市,正是济青高速沿线城市,也是山东的工业强市、氢能资源丰富,技术和产业领先,一条氢能高速链接起众多资源、技术、企业……
  按照实施计划,山东高速(6.780, 0.02, 0.30%)集团统筹氢能高速公路改造升级不少于300公里,建设2个零碳氢能服务区,配套建设加氢站不少于10座,围绕山东半岛城市群物流配送、客运、港口等应用场景,开展城际间氢燃料电池车辆的规模化示范推广,打造全国首条氢能高速走廊。
  产业拓荒者:突破的重点在市场应用端
  作为“氢进万家”示范工程联合专家组组长,余卓平认为,这是个示范工程,主要的难点不在于技术端,目前各种氢能技术已进入可用阶段,突破创新的重点在于市场应用端。
  在源头制氢环节,以前制氢加氢必须在化工园区,但园区往往位于郊区,且无法大规模布设光伏,导致了加氢与能源端、应用端距离远,相互脱节;此次示范工程将突破制约产业发展的标准法规,探索在服务区等非化工园区开展现场制氢加氢。按照计划分期建设光伏/风电设施300MW,新增电解水制氢设备及氢气储存装置16套。
  正如中国工程院院士、上海交通大学副校长黄震所说,氢能是达到燃料零碳化的一个主要路径,但目前氢能产业的一大瓶颈在于储运环节。由于体积大、重量轻,导致氢气储运普遍无法达到经济性,经常看到一辆载重三四十吨的运输车只拉着三五百千克的氢气到处跑。黄震指出,氢气必须低于零下253℃才能液化,液化又会推高氢能的使用成本。
  如今,示范工程将探索建设氢气输送管道解决运输成本过高的先例,累计建设里程180公里,通过管道将氢能输送到港口、高速和工业园区等多个应用场景。陈文淼表示,管道运输除了初始建筑成本,后期运营的成本可以忽略不计。
  此前,氢气基本应用于工业领域,“氢进万家”项目****将氢能引入家用市场。根据实施方案,将建设5个氢能社区,实现燃料电池热电联供装机超过1万户,应用覆盖超过10万户的示范规模。
  不仅如此,谈及示范工程的创新目标,余卓平列举道,氢能大规模推广会突破现有政策、法规,创建新标准;尽管诸多氢能技术掌握了,仍需要在应用中进一步催熟;产品也需要在规模化中实现经济性……
  潍柴动力董事长谭旭光表示,潍柴氢燃料电池发动机的价格,已经由2019年的15000元/kW降到5000元/kW。随着大规模市场应用的到来,到2025年前,氢燃料电池发动机的价格有望降到1500元/kW。
  作为中国****示范工程,该项目致力于打造“打造可复制、可推广、社会认可度高的氢能综合利用示范模式”。
  示范工程复制推广的价值何在?陈文淼指出,目前氢能许多政策、法规和标准,在****层面还是空白,急需示范项目探索,推而广之。比如,此前氢能没有明确的政府部门归口,潍坊率先参照城市燃气进行管理,后来各地均参照执行。此外,在加氢站建设运营、纯氢管道供应、楼宇式燃料电池热电联产等方面都是****尝试,不仅缺少相应的政策、法规,甚至还会与现行法规相冲突。而一旦示范工程将其健全完善,就可在其他地区复制推广。
  长期关注能源领域的经济研究人士管清友认为,以大规模示范工程的方式探路,不失为一种攻中带守的策略。尽管氢能产业尚存某些瓶颈,可将来一旦技术突破、成本骤降、市场爆发,也需要当前在产业链其他环节提前布局、早做准备。
 
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