张家口：氢能源应用的成功探索

文｜本刊记者 赵 阳

作为可再生能源的示范区，张家口市从2017 年就开始积极推进氢能与可再生能源的协同发展，同时高标准高质量地推动了氢能产业的技术创新和示范应用。

2022年2月4日，北京冬奥会（以下简称“冬奥会”）开幕式中，冬奥会火炬点燃了“雪花”中央的国家体育场主火炬。与往届奥运会大量使用液化天然气或丙烷等气体作为火炬燃料有所不同，本届冬奥会首次使用氢能作为火炬燃料，实现了冬奥会史上火炬的零碳排放。

本届冬奥会“绿色”主题贯穿始终。清洁能源载体—氢气，因其使用后只会形成水，不会形成二氧化碳等污染物，在本次盛事中得到了广泛应用。除了作为火炬燃料，氢能源在赛区车辆上也大显身手。

据张家口氢能与可再生能源研究院（以下简称“氢能研究院”）提供的数据显示，冬奥期间，张家口赛区投入氢燃料电池汽车710辆，其中核心的崇礼赛区为623辆。

氢能研究院执行院长、清华大学副教授王贺武介绍，北京冬奥会开创了国际奥运赛事大规模用氢的先例。“2008年北京奥运会和2021年东京奥运会均有少量氢能燃料汽车投入运营，而此次冬奥会共有1200多辆氢燃料电池车运行，在奥运史上是数量最多，同时也是服务于寒冷的冬季奥运会中数量最多的。”

在冬季，尤其是在冬奥会赛区里使用，为了保障运动员乘车的舒适性，车辆在非行使过程中一般会处于待机状态，能源消耗相对较高。“理想状态下，1公斤氢气能替代约5升柴油的消耗量，约减少15公斤的二氧化碳排放。”王贺武解释。氢能研究院燃料电池汽车数据采集和监测中心数据显示，在2月4-20日的冬奥会期间，张家口赛区累计加注氢气94.3吨，减少碳排放1414.5吨，相当于种植6.8万多棵树的吸收量，交出一份合格的“绿色办奥成绩单”。

“与柴油、汽油等传统燃料相比，氢气杜绝了颗粒物、氮氧化物等污染物的排放。对于碳排放的减少，虽然短期内看不到效果，在长期看来，对于减轻温室效应有不小影响。”王贺武说。

能源革命推动者

+94.3吨

－1414.5吨

2 月4-20日的冬奥会期间，张家口赛区累计加注氢气94.3吨，减少碳排放1414.5吨

作为可再生能源的示范区，张家口市从2017年就开始积极推进氢能与可再生能源的协同发展，同时高标准高质量地推动了氢能产业的技术创新和示范应用。

“2019年，张家口市政府、北京清华工业开发研究院、中国电动汽车百人会共同发起成立了氢能研究院，为加快能源低碳化目标的实现，提供可借鉴、可复制的可再生能源方案，推动氢能更大范围的终端的应用。”王贺武介绍。

氢能研究院充分发挥智库作用，为政府氢能产业发展的决策提供了强有力的支持。此外，还整合行业资源，开展先进技术的创新和科技成果转化。同时，氢能研究院举办氢能与可再生能源的论坛和专题的研讨会，邀请国内外专家及相关国际机构进行合作，积极进行氢能、可再生能源方面的国际交流。

“我们以张家口为案例，进行了寒冷地区氢燃料电池汽车的应用，这对后续推广提供了可借鉴经验。”如今，国内燃料电池技术已经能够满足实际运行的需要。王贺武举例说：“我们攻克了冷启动技术，燃料电池汽车能够实现在零下35摄氏度的环境下快速启动，这在10年前是无法想象的。”

依托于氢能研究院建立起来的可再生能源示范区能源大数据中心，以服务北京2022年冬季奥运会为契机，接入了张家口的从制氢到加氢、运输以及车辆运行等所有数据。王贺武进一步阐释，通过对全产业链数据的跟踪与分析，可以进行整体优化布局，保障安全、降低成本。在这次冬奥会上，数据中心参与了科技部科技冬奥重大专项中的“氢能出行”项目，提供数据存储和展示，为绿色冬奥做出科技保障。

截至目前，数据中心已完成双碳进程分析、冬奥电力经济性分析等15款数据产品的开发，涉及服务新能源场站提质增效、社会政府民生发展、冬奥及社会清洁发展等多个领域。

自主创新 大有作为

“2008年北京奥运会和2021年东京奥运会均有少量氢能燃料汽车投入运营，而此次冬奥会共有1200多辆氢燃料电池车运行，在奥运史上是数量最多，同时也是服务于寒冷的冬季奥运会中数量最多的。”

近几年，氢能源领域技术自主创新有了很大突破。王贺武以车辆应用端为例，“燃料电池汽车最关键的部分就是电池发动机。2015年左右，国内装的燃料电池汽车90%是用的进口系统。到2019年已经达到了50%以上的国产率，全部是自己的技术和产品来完成。”

本次冬奥会中，崇礼赛区冬奥氢燃料电池客车系统、电堆以及部分储氢瓶和空压机均由亿华通动力科技有限公司（以下简称“亿华通”）、上海神力科技有限公司等中国企业提供。亿华通还联合整车企业在延庆和崇礼赛区投入氢燃料电池汽车700余台，为运动员接驳车辆提供技术保障。据了解，亿华通针对氢燃料电池发动机大功率、高功率密度、环境适应性等关键核心技术问题进行了攻关。依托自主研发，亿华通开发了具有自主知识产权的国际先进、国内领先的车用燃料电池发动机及相关配套产品，率先实现了国产氢燃料电池发动机批量化生产，成功实现了从实验室到流水线的产业化之路。

2019年版的中国氢能燃料电池汽车发展技术路线图对氢燃料电池汽车的应用规模有明确规划—到2025年，将近10万辆的燃料电池车推广应用，2030-2035年，这一数字将涨至100万。王贺武认为，现在大家对氢能源关注度很高，全国已有五个燃料电池汽车示范应用城市群，“从全国看来，这个数量估计会被突破。”

面对一些人狭义地将氢能等同于车辆燃料，王贺武解释道，“氢能在交通领域的应用只是起到先导性作用，实际可应用范围很广泛，包括工业、电力、建筑业等各行各业。我们寄希望于通过这次冬奥用氢，促进国内更多领域利用这种清洁能源，这对双碳目标的实现大有裨益。”

来自中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟（以下简称“中国氢能联盟”）2021年4月发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》显示：当前中国氢能的产量全球第一，并预计到2025年，中国氢能产业产值将达到1万亿元人民币。要实现2060年碳中和目标，氢能将在重工业、运输、建筑供暖等难以脱碳的行业发挥重要作用。对此，中国氢能联盟专家委员会主任、同济大学教授余卓平预测：“2060年氢气的年需求量将翻4倍，增加到1.3亿吨左右，交通领域用氢量则会超过4000万吨。”

助力经济腾飞

无疑，一场冬奥会集中展示了中国在氢能燃料电池汽车领域的发展成果。而事实上，早在2018年，氢能源公交车就出现在了张家口街道上。目前，张家口已累计投运氢燃料电池车484辆（包含小部分物流车辆）。444辆公交车累计完成载客量超6200万人次，累计运行超2100万公里，是全国燃料电池汽车运行数量最多、最稳定的城市之一，被联合国开发计划署评价为中国规模最大的燃料电池公交运行地区。

2020年，张家口成立全国首家省级氢能产业创新中心；2021年12月，由张家口市牵头，联合河北省唐山市、内蒙古乌海市、上海市奉贤区等13个城市组成的河北省燃料电池汽车示范城市群正式获批。目前，张家口已经出台了《氢能张家口建设规划（2019-2035年）》《张家口“十四五”氢能产业发展实施方案》等多条政策。

依托氢能产业基础和特色优势，张家口市围绕“制取、储运、加注、应用”环节，先后培育引进亿华通、海珀尔等上下游企业18家，努力打造中国一流的氢能产业集群和装备制造基地。目前已初步形成制氢、制加储设备制造、燃料电池发动机、关键核心零部件、氢能整车制造、加氢基础设施等上下游全产业发展格局。

张家口市发展和改革委员会高技术处处长尹旭光表示，接下来，张家口将围绕氢能产业发展重点领域和关键环节，着力开展延链补链强链工程，打造氢能产业全链条发展格局。

张家口经济在首都经济圈里相对比较落后，然而，在京津冀协同发展及诸多政策加持下，张家口积极网罗人才，吸引力越来越大。新能源事业的良好发展与此密不可分。“比如，清华大学在张家口设立了工作地点，为促进张家口的经济发展出力。”在王贺武看来，“张家口发展空间很大，经济和技术腾飞的时机已经到来。”