替代化石能源,自然界中最小的分子、分布最广泛的物质、最干净的能源——氢气,正迅速成为关注的热点,氢能被视为“终极”可再生能源,也正加速产业化。国际氢能委员会预测,到 2050年,氢能可满足全球能源总需求的 18%。中国则规划到 2035 年形成氢能产业体系,构建多元化氢能生态。
氢能“风口”在加速到来。谁能“氢”舞飞扬?成都市新都区以打造氢能产业“头部集群”的姿态,已在近几年间形成“链主+链属”10家企业聚集,以科技创新为引擎,创造了多个氢能应用场景,产业布局完成从“0”到“1”的突破,正普遍进入产能释放从“1”到“10”的阶段。
技术协同:各自有“绝活”,上下游接力
请打开想象力,来观想氢科技在新都的“奇妙之旅”。
先看氢从哪里来?在势加透博(成都)科技有限公司(简称“势加透博”),“二氧化碳捕捉耦合制氢技术”2000吨中试项目基地,曾被视为温室气体“主凶”的二氧化碳从空气中被识别、捕捉下来,与氢气相逢,变害为宝,耦合而成高效能零排放的绿醇绿色航油,且关联诞生了去年已获得专利的“双工质压缩储能”新技术。据介绍,作为绿氢制取及耦合应用新途径之一,这个项目中试成功后,将引来10亿元投资实现其量产。
有了氢,就来到了氢燃料电池制造环节,又叫“氢堆”。发电原理为——氢气在催化剂作用下分解成质子和电子,有“穿透术”的质子穿过膜电极,与另一端的氧气会合,生成电解水,在80摄氏度左右发生电化学反应,安静、干净、持续地产生电能。势加透博此时更显身手——所造无油离心空压机的动压气浮轴承,采用类似飞机起飞的原理,转速最高可达20万转/分钟,高效输送氧气与氢质子“相遇”,而普通空压机转速约为2000转/分钟。作为氢能八大核心部件之一,势加透博空压机打破了国外垄断,连续4年市场占有率65%以上,价格由每台超30万元降为2万元左右,累计出厂2万台,单车可达里程达到65万公里。
在新都,有3家企业研制、生产氢燃料电池及系统。以350瓦氢燃料电池制造两轮氢能车的四川轻绿科技有限公司(简称“轻绿科技”),拥有“微交通”氢燃料石墨极板电池的自主知识产权。该公司自2022年底落户新都,已获得各类专利75项,将共享氢能动车的骑行成本降到0.04元/公里,并将于6月在新都街头投用500辆。2021年由北京来川的成都新研氢能源科技有限公司(简称“新研氢能”),拥有金属板双极板的“黑科技”——仅0.1毫米厚的不锈钢板上,氢气、空气、水都有复杂的折线通道,通过冲压、焊接、镀层、密封等70多道精密工艺,呈现出大功率、小体积、重量轻的优势。新研氢能的产品从额定功率20千瓦覆盖到200千瓦,主要研发推广陆路交通领域大功率氢堆产品,拥有各项知识产权200余项,其中发明专利69项。去年6月,由新研氢能提供氢燃料电池的30辆熊猫氢能公交,奔驰在新都街头。同时,成渝氢走廊迎来装有“新研造”氢燃料电池的首辆49吨氢能重卡,功率153千瓦,续航里程600公里。
去年6月起,奔驰在新都街头的30辆熊猫公交,安装着新研氢能研制的“氢能心脏”。
从80千瓦到2兆瓦,由西南交大倾注16年研发技术而落地新都的四川荣创新能动力系统有限公司(简称“荣创新能”),为轨道交通研制的大功率氢燃料电池动力系统堪称“王者”——技术优势锁定“大功率燃料电池系统控制、系统能效提升、多堆协调控制、故障诊断与寿命预测”等核心关键技术,产品已在全球首列时速160公里氢能源全自动市域动车、国内首列氢能铰接轻轨车、世界首列氢能接触网作业车、国内首辆氢能地铁施工作业车、国内首辆氢燃料电池混合动力机车等重大创新产品上应用。目前,国内70%氢能轨道交通车型的氢动力系统均出自荣创新能。同时,荣创新能目前已完成49吨氢能重卡、18吨氢能市政车的开发。31吨氢能渣土车、搅拌车目前正在与重汽成商联合研发,计划6月向工信部申报。
与此同时,新研氢能、轻绿科技还成功开发了氢能无人机,前者研发的氢能无人机飞出续航331分钟的世界新纪录,并在国际电工协会代表中国牵头起草氢燃料电池无人机国际标准,后者研发的样机被高校看中,买去用作科研实验机。
轻绿科技公司年轻的工程师们。
电能、热能及清洁水循环,氢能综合效率超过80%——新质生产力从技术革命性突破中寻找路径:从制氢到空压机到氢燃料电池,从小功率到大功率,从“氢马儿”到轨道交通,新都氢能科技企业都有原创、硬核科技,上下游技术协同,为产业建圈强链贯通了内在逻辑。
产业协同:选优势赛道,点线连成面
势加透博在新都设立的未来特种动力实验室,是其全国唯一的实验室。除了布局为氢燃料电池配套的空压机、碳捕捉“双碳”产品,他们还在航空航天、油气服务、中央空调等领域有所涉猎,“空压机是基础产品,我们的设备可节能30%,新都的产业门类多,大有可为。”势加透博副总经理廖进兵说。
新研氢能是势加透博的下游客户。从北京来到新都,“90后”创业者、新研氢能源科技有限公司董事长、首席执行官洪鑫对新都的氢能聚集十分赞许,他认为新都是国内不多的氢能源应用场景多元、生态圈“做得不错”的城市,且有西南石油大学的助力。率先跑通成渝氢走廊,洪鑫认为“高速氢能”已找到好的商业模式——从新都拉华润啤酒到重庆,从重庆拉百威啤酒回到成都,氢能重卡每公里成本不到3元,经济性优于柴油的每公里3元—3.2元,也明显优于锂电重卡,且零排放,下一步将考虑复制应用于其他高速线路。4月,四川提出“氢能源汽车走高速,拟费用全免”,并向社会公开征求意见。“一辆重卡一年可跑10万公里,一公里高速收费2元,这笔费用就是20万元”。“四川对氢能产业的支持力度很大,全国少有。”新研氢能准备联动10余家上下游合作伙伴,在新都建园区,集链发展,同圈共荣。
往返于成渝氢走廊的氢能重卡。
荣创新能则正在积极争取在四川地区适合氢能应用场景的区域打造“我国首条自主化氢能低运量轻轨示范线”。例如,如果在家门口的“新青线”打造一条氢能轨道交通线路,将对新都区氢能产业链的发展有极大的带动作用。“氢能轨道不用建设电网、电站,每公里建设成本比电气化铁路少1500万元,建设时间提速10%,后期运维成本也可少10%。”四川荣创新能动力系统有限公司副总经理谈剑钊说。
由荣创新能研制的大功率氢燃料电池,为轨道交通提供跑起来的动能。
氢能建圈强链,尚在建设的厚普氢能装备产业园里,上市公司厚普清洁能源(集团)股份有限公司(简称“厚普股份”)作为“链主”也同步行动起来——2022年6月动工修建园区,去年底已有9家配套企业入驻,年销售收入过1.5亿元,其中3家为规上企业。今年,入驻企业将新增4至5家。6月,计划投资24亿元的园区一期工程将投产。
“今年8月举行的巴黎奥运会上,厚普股份生产的加氢站将亮相法国巴黎街头。”厚普股份董事会秘书胡莞苓透露。作为全球加氢站建设的头部企业,自 2014 年起,公司就布局加氢站领域,先行开展氢能装备技术研究。把氢能装备核心部件的进口替代作为主要研发方向,目前已实现70%国产替代,并先后承接了全球的北京大兴加氢站,以及北京冬奥会加氢站、南方电网光伏氢能转化项目等 50 多个国家级、省级氢能示范项目,具备了“制储运加一体化”的综合实力。
具体而言,在制氢方面,厚普股份瞄准绿氢,积极布局作为主流制氢方式的碱性电解水制氢装备制造;在储氢方面,着力开发固态储氢材料……今后,产自新都的“厚普造”氢能设备,将成为一个个分布式氢能集群,具备制氢、加氢、储氢、测试等能力,是一个“交钥匙”的EPC(总包工程)服务。
“目前,除了‘链主’厚普之外,链属企业已从布局、建设陆续进入量产阶段,销售收入都不同程度地大幅增长,相信在未来两三年,会涌现一批氢能亿元企业,形成新的‘热带雨林’式氢能产业。”新都高新技术产业园区相关负责人说。