“氢”牵冬奥，国家电投打造氢能产业国家队

王哲 刘雪峰

在《巴黎协定》签署5周年之际，中国向世界庄严宣示了2030年前实现碳达峰，2060年前力争实现碳中和的国家目标。即将举行的北京2022年冬奥会也将“绿色办奥”理念贯穿于筹办工作。习近平总书记强调：绿色办奥，就要坚持生态优先、资源节约、环境友好，为冬奥会打下美丽中国底色。

在这样的背景下，氢能产业也迎来了风口，随着全球对发展新能源的高度关注，氢能技术成为新一轮科技革命和产业变革的竞爭前沿。2019年，氢能被首次写入我国《政府工作报告》，2020年以来政府先后印发了多份文件，各地积极出台配套规划和政策，多个省市发布氢能产业规划，提速加码布局氢能源产业。据预测，未来10年将是我国氢能产业发展的重要机遇期，氢能产业产值在我国将突破万亿元，成为引领能源产业转型升级的新增长极。

面对如此大的一块“蛋糕”，该如何占领产业高地，实现氢能产业及技术创新发展呢？早在2019年“全球能源转型高层论坛”上，国家电投集团公司董事长、党组书记钱智民就率先提出了电氢能源体系将成为构建现代能源体系途径之一的发展判断。通过打造绿色电氢体系，深化氢能产业布局，提升技术创新能力，完善产业基础支撑，将有效推动氢能产业的高质量发展，为全球能源清洁低碳发展作出贡献。两年来国家电投用一步一个脚印的实践向这一目标有力迈进。

10分钟就可以加满氢、加一次氢可行驶630公里、可-30℃低温启动……搭载国家电投“氢腾”牌氢燃料电池的200辆氢能大巴与200余人的运营及保障团队正整装待发，即将开启2022年冬奥会及冬残奥会延庆赛区交通接驳保障之旅。

2021年12月15日，搭载国家电投氢能公司全自主研发“氢腾”燃料电池系统的30辆宇通氢能大巴从河南郑州出发，一路跨黄河、过长城，跋山涉水行驶800多公里到达北京延庆完成首批交付。这批氢能大巴均为11米长的旅游车，核载46人，车辆配备进口气囊、豪华座椅、超低温热泵冷暖空调，乘坐十分舒适。相较于电动客车，氢燃料客车不仅同样环保，更具备能量补给速度快、用时少，可在-20℃的条件下平稳运行等优势，此次交付的30辆氢燃料客车在冬天大批量、长距离运行全面检验了其可靠性、稳定性。

该款氢能大巴是国家电投氢能公司与宇通客车合作的首批成果，氢能大巴加满氢仅需10分钟，总续驶里程可达630公里，可满足绝大部分城市客运交通场景需求，绿色环保，运行持久。氢能大巴所搭载的“氢腾”FCS80燃料电池系统，已实现材料级全自主化。为应对冬奥延庆赛区可能出现的极端气候条件，性能比肩国际领先水平。

据了解，北京冬奥会期间，延庆赛区和张家口赛区总共将投入700余辆氢燃料大巴车提供交通服务保障。

记者注意到，与氢能大巴一同亮相的还有3架搭载“氢腾”空冷燃料电池系统的中国商飞无人机——灵雀-H、ET120、GT30。这些氢动力无人机具有零碳排放、耐低温、长续航等特点，可实现智能网联运行，可应用于巡检、空中摄像、无人货运等领域。据悉，3架无人机将与氢能大巴“空地联合”，为延庆提供冬奥期间电力系统巡检和运力保障。这批氢能无人机安装的国家电投自主“氢腾”空冷燃料电池系统，系统额定输出2.5kW～30kW，可根据实际应用场景进行功率定制，在系统功率密度、使用循环寿命等指标上处于国内先进水平，有效提升了无人机续航时间。

2019年，国家电投氢能公司与中国商飞北研中心签署战略合作框架协议，随后在北京市的支持下，双方发挥各自优势开展以氢燃料电池为主的混合动力新能源飞行器开发及动力系统集成工作，先后完成了灵雀-H等新能源动力验证机型的研制。双方的合作作为未来科学城跨界创新的标志性典范，先后获得北京市科技计划项目体制机制创新课题支持，并入选“科技冬奥智慧城市十佳优秀设计方案”。冬奥会结束后双方还将持续开展氢能无人机相关应用推广，推动氢能成果落地。

即将服务冬奥的氢能大巴车队。

除无人机外，国家电投空冷系列燃料电池产品还可被应用于基站电源、快递物流等领域，而且氢能无人机和氢能物流车都可以通过更换氢气瓶完成续航，操作简便省时。

服务冬奥的氢能大巴、氢动力无人机的“心脏”就是氢燃料电池，而燃料电池产业链附加值最大的关键核心部件之一——质子交换膜此前几乎均靠进口，它是形成燃料电池全产业链、降低燃料电池综合成本的重要环节，质子交换膜产业的缺失将会成为我国氢能燃料电池产业重要的“卡脖子”问题。

实现燃料电池关键材料和零部件国产化、批量生产，有助于大幅降低整车成本。“项目打破了市场长期被国外厂家垄断的局面，达产后可同时满足2万辆氢燃料电池汽车的用膜需求，也可用于船舶、固定式电站、备用电源、无人飞机等其应用场景。”国家电投氢能公司武汉绿动总经理刘真介绍。

2021年12月初，我国首条全自主可控的国家电投30万平方米质子交换膜生产线在武汉投产，这也是该领域目前技术最先进、自主化程度最高、一次性成膜最大的生产线。据了解，首条生产线实现多项突破。通过采用先进高精度涂布技术和热处理技术，可实现对质子交换膜涂布厚度的精细控制。先进的在线检测及工艺过程检测仪器，对质子交换膜的厚度、缺陷及瑕疵在线检测并实时反馈调整，可以有效提高批量化生产的一致性，进而大幅提升良品率、降低产品成本。

“除了更高的均匀性，产品在幅宽尺寸上有了更多选择，可以生产厚度从8微米到20微米的质子交换膜。这是我们自己的产品，在质子电导率、气体渗透率、机械强度等方面均相当或优于国外同类产品，价格却只有一半左右。”刘真称。

中国科学院院士、武汉理工大学校长张清杰直言，质子交换膜成本对氢燃料电池发展有着重要影响，这一生产线的投产，意味着我国在质子交换膜高端产品领域有了自主生产能力，由此推动我国燃料电池核心材料产业向前大步迈进。

包括武汉在内，国家电投集团氢能科技发展有限公司还将在华北、华东、东北等区域建设产业基地，计划形成年产万套燃料电池电堆及催化剂、膜电极、双极板等关键材料部件的自动化产线。除了质子交换膜，国家电投集团氢能科技发展有限公司还推进催化剂、膜电极、双极板等关键材料和部件的研发，在功率等级、功率密度、环境适应性、耐久性等方面达到国际先进水平。

如何激发下游市场需求、促进氢产业链的全面发展，让氢能的应用规模获得质的飞跃，是氢能行业需要持续面对的挑战。

国家电投集团在履行国家能源转型使命任务的同时，有力地抓住了冬奥会这个加快推进氢能产业示范应用的有利契机，从能源线和科装线两方面统筹氢能全产业链发展，重点推进可再生能源发电与绿电制氢协同发展，布局可再生能源制氢装备及燃料电池关键核心技术的自主研发与产业化，稳步推进氢能技术创新和示范项目建设。

2021 年12 月初，我国首条全自主可控的国家电投30 万平方米质子交换膜生产线在武汉投产。

2018年，国家电投就成立了氢能工程领导小组，由董事长钱智民担任组长，领导小组每两到三个月专门听取氢能产业板块的进展情况，并给予大力支持。2020年9月，国家电投集团氢能公司全自主化研发生产的氢腾FC-ML80/FCS65燃料电池正式发布。2021年4月，10辆搭载国家电投“氢腾”燃料电池客车在博鳌亚洲论坛2021年年会现场首次亮相，为年会提供交通接驳服务。2021年8月，国家电投旗下的中国电力投资建设的北京中关村延庆园氢能产业园二期项目冬奥配套加氢站（70兆帕）投入使用。2021年12月，國家电投氢能公司全自主可控30万平方米质子交换膜生产线在武汉投产……

国家电投氢能公司通过自主研发，已掌握了氢燃料电池从关键材料部件到整体集成的核心技术，完成系列化燃料电池电堆产品开发，产品综合性能已达到国际先进水平。国家电投集团已经建成国内一流的氢能及燃料电池实验研发平台，覆盖氢燃料电池关键技术、制储氢关键技术、氢安全与检测技术等多个研发方向;已全面形成覆盖京津冀、黄河流域、华东、华中、东北的产业布局，以北京为本部，在宁波、武汉、长春成立氢能技术研究机构，整合国内外创新资源，形成了技术创新、生产制造、市场开发的全链条产业能力，是国内氢能行业的领军企业。未来，国家电投集团将围绕氢燃料电池关键核心技术开发、PEM制氢等氢能上下游产业，整合集团内风、光资源，与各地政府以及相关企业共同推进氢能示范应用，为氢能应用创造广阔的发展空间，为推动清洁能源低碳转型提供强大动力。

国家电投氢能公司首席技术官柴茂荣表示，在氢能产业布局方面，国家电投的目标是发挥国家大型能源央企的战略优势，组建产业联盟，打通“卡脖子”的关键材料和工艺技术，实现燃料电池的全产业链完全自主化。

国家电投氢能公司总经理张银广说，氢能源的推广除了需要相应的补贴政策，还需要通过创新的商业模式，让更多的社会资本进入到这一产业中来，通过企业化运营来大幅度降低成本，打通整个产业链条，以应用来牵引整个产业链，实现技术的成熟和规模化发展。他说：“这是国家电投氢能公司成立的初衷，也是我们目前正在做的。”

在“双碳”战略目标实施的大背景下，我国出台多项政策鼓励支持氢燃料电池汽车发展。中共中央、国务院2021年11月初发布的《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》提出，推动氢燃料电池汽车示范应用，有序推广清洁能源汽车。据不完全统计，我国目前已有29个省区市、超过48座城市出台了推动氢能产业发展的政策。

在氢能方面，国家电投已经成为国内为数不多的掌握燃料电池全产业链自主核心技术的公司之一。2025年前后，随着燃料电池成本大幅降低，加氢网络逐步完备，国家电投氢燃料电池在汽车上的推广应用将进入规模化商业化发展阶段，将在“十四五”阶段瞄准“绿电交通”领域加大资源投入、加强模式创新，定制开发不同应用场景的电能替代、氢能替代交通运输、物流及工程用车;全力推进“氢腾”氢燃料电池、“超级能元”储能单元等产品的应用;充分结合绿电领域现有优势，不断挖掘“能源工业互联网”用户侧数字化功能，与国内能源交通企业合力打造共享共赢的生态圈。