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氫能具有零碳、高效、可儲存、安全可控等顯著(zhù)優(yōu)勢,可以廣泛應用于交通、工業(yè)、家庭用能等領(lǐng)域,已成為全球能源技術(shù)革命的重要方向。近年來(lái)加快推動(dòng)新舊動(dòng)能轉換的山東,剛剛拿到氫能大規模推廣應用這趟新能源發(fā)展列車(chē)的“首張車(chē)票”——科技部與山東省政府于2021年4月16日在濟南簽署“共同組織實(shí)施“氫進(jìn)萬(wàn)家”科技示范工程的框架協(xié)議”,這意味著(zhù)山東成為全國首個(gè)氫能大規模推廣應用的示范省份(目前也是唯一一個(gè))。
這項“全國首個(gè)”分量很重。經(jīng)濟的高速發(fā)展帶來(lái)了能源消費的增長(cháng)和環(huán)保壓力的增大,推動(dòng)能源消費向高效清潔轉型升級對于山東省和其他省份的高質(zhì)量發(fā)展具有重要的現實(shí)意義。山東省政府高度重視發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè),支持以骨干企業(yè)為主體,構建了較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)鏈,氫資源及產(chǎn)量豐富,具備發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的基礎和優(yōu)勢。
產(chǎn)業(yè)基礎堅實(shí)
山東省發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)具備較強的技術(shù)優(yōu)勢。省內氫能產(chǎn)業(yè)骨干企業(yè)積極發(fā)揮創(chuàng )新主體作用,聯(lián)合重點(diǎn)高校和科研院所,在燃料電池關(guān)鍵材料與核心部件研發(fā)、系統集成及智能化控制、新一代高能效制儲運氫與新型質(zhì)子交換膜燃料電池體系等關(guān)鍵技術(shù)方面取得重要進(jìn)展。其中濰柴集團牽頭承擔了“燃料電池發(fā)動(dòng)機及商用車(chē)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)與應用”等多個(gè)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目,正在建設國家燃料電池技術(shù)創(chuàng )新中心;東岳集團建成含氟功能膜材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室;山東省正全面開(kāi)展氫能與燃料電池關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和示范應用,為后續50kW級樓宇用熱電聯(lián)供產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及示范應用奠定技術(shù)基礎。
山東省發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)具有堅實(shí)的產(chǎn)業(yè)基礎,氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規模。目前,山東省氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋氫氣制取、儲運、燃料電池關(guān)鍵材料、燃料電池汽車(chē)及配套產(chǎn)業(yè)全領(lǐng)域,重點(diǎn)企業(yè)(研究機構)超過(guò)120余家,企業(yè)的龍頭帶動(dòng)作用為全省氫能產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展創(chuàng )造了有利條件。
山東省內一大批企業(yè)在氫能與燃料電池領(lǐng)域取得了較大的研究進(jìn)展。濰柴集團建成了覆蓋“電化學(xué)-單電池-電堆-發(fā)動(dòng)機-動(dòng)力系統-整車(chē)”的全套研發(fā)試驗臺架、樣件生產(chǎn)和中試能力,具備了燃料電池全技術(shù)鏈和全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)測試能力;已成功研發(fā)、生產(chǎn)40kW~100kW電堆和30kW~150kW燃料電池發(fā)動(dòng)機等系列產(chǎn)品;建成并投產(chǎn)了年產(chǎn)能2萬(wàn)套燃料電池雙極板、電堆和發(fā)動(dòng)機的生產(chǎn)制造基地,正在建設膜電極的批量化生產(chǎn)能力。
在燃料電池及關(guān)鍵零部件開(kāi)發(fā)研究方面,濰柴集團旗下的蘇州弗爾賽能源科技公司開(kāi)發(fā)的燃料電池固定電源已實(shí)現批量應用;東岳集團掌握了全氟質(zhì)子交換膜核心制備技術(shù),生產(chǎn)的質(zhì)子交換膜在國內具有一定優(yōu)勢;煙臺冰輪、東德實(shí)業(yè)等企業(yè)在加氫站用壓縮機、燃料電池專(zhuān)用空氣壓縮機、氫氣循環(huán)泵等關(guān)鍵零部件的開(kāi)發(fā)和配套上實(shí)現了有效突破。
在氫氣制備方面,華電濰坊、山東?;葔A、明泉集團、萊鋼集團、泰鋼集團等企業(yè)具備良好的氫氣制取、儲存和利用基礎,在變壓吸附(PSA)提純技術(shù)與設備上已有布局。
氫能資源豐富
山東作為能源大省,具有豐富的氫氣資源,其中氯堿、焦化、冶金等行業(yè)副產(chǎn)氫資源豐富,年平均氫氣產(chǎn)量達260萬(wàn)噸左右,居全國首位。近年來(lái),圍繞調整優(yōu)化能源結構、促進(jìn)綠色低碳發(fā)展,山東省可再生能源實(shí)現快速規?;l(fā)展。截至2020年5月底,全省光伏發(fā)電裝機容量1685.5萬(wàn)千瓦,居全國首位;風(fēng)電裝機容量1379.6萬(wàn)千瓦,居全國第四位。
隨著(zhù)省外來(lái)電規模不斷擴大和省內可再生能源的快速發(fā)展,山東省面臨的電網(wǎng)調峰和可再生能源消納壓力越來(lái)越大。氫能的可存儲性和以燃料電池為代表的氫能發(fā)電技術(shù)的逐漸成熟,富余的電力可以有效應用于電解水制氫,具備大規模新能源制氫的良好條件,同時(shí)為電網(wǎng)調峰和可再生能源消納提供重要解決方案。
在可再生能源制氫方面,山東省已具備先行先試的良好條件和發(fā)展潛力。目前,山東多市已開(kāi)展可再生能源制氫項目。東營(yíng)依托鹽堿灘涂地光伏發(fā)電項目和漁光一體生態(tài)園光伏發(fā)電項目,試點(diǎn)示范可再生能源發(fā)電及電解水制氫;濰坊市濱海區正在開(kāi)展10萬(wàn)千瓦光伏發(fā)電制氫項目;青島市正在開(kāi)展深遠海200萬(wàn)千瓦海上風(fēng)電融合示范風(fēng)場(chǎng)項目。
重點(diǎn)在具有規?;}堿灘涂地光伏風(fēng)力等可再生能源發(fā)電的地區,選擇具有一定規模和發(fā)展基礎的可再生能源發(fā)電企業(yè),開(kāi)展可再生能源制氫試點(diǎn)示范,積極探索可借鑒、可復制、可推廣的可再生能源制氫現實(shí)路徑,為規?;?、市場(chǎng)化應用積累經(jīng)驗、探索路子。
山東省各市氫氣產(chǎn)量(單位:萬(wàn)噸/年)
濟南、淄博、濰坊、東營(yíng)、泰安等地鋼鐵、化工行業(yè)發(fā)達,制氫能力突出。山東工業(yè)副產(chǎn)氫主要來(lái)源包括氯堿工業(yè)、鋼鐵行業(yè)等。副產(chǎn)氫氣資源豐富,可實(shí)現低成本、規?;茪?,打造氫能源制備、純化、儲運氫能源供給端產(chǎn)業(yè)體系,推進(jìn)氫能源集中式和分布式能源供給系統示范應用。
基礎建設完善
山東省高速公路網(wǎng)絡(luò )發(fā)達,2020年底,山東高速公路總里程達到7473公里,沿高速擁有近150對服務(wù)區,客貨運量較高,2019年我省高速公路客車(chē)流量達到3.8億輛,貨車(chē)流量超過(guò)1.6億輛,貨物運輸輛超過(guò)14.6億噸,高速公路車(chē)流量平均超過(guò)150萬(wàn)輛/天。利用原有服務(wù)區改造升級為氫能綜合服務(wù)區,開(kāi)展氫能重卡推廣,有利于打造高速公路氫走廊。
根據《山東省高速公路中長(cháng)期規劃(2016-2030年)》的規劃,到2025年底,山東規劃新增高速公路運營(yíng)里程2500多公里,通車(chē)里程達到10000公里,密度達到6.4公里/百平方公里,里程在全國保持在前五位,路網(wǎng)密度將達到第二位。到2030年,全省高速公路網(wǎng)實(shí)現“九縱五橫一環(huán)七連”布局,總里程約8300公里。按照《山東省綜合交通網(wǎng)中長(cháng)期發(fā)展規劃(2018-2035年)》規劃,到2035年,全省路網(wǎng)總規模達到9000公里,覆蓋全省所有縣(市、區),高速公路通道進(jìn)出口增加到27個(gè),與普通干線(xiàn)公路和城市主干道路高效銜接,形成“九縱五橫一環(huán)七射多連”網(wǎng)絡(luò )布局,力爭實(shí)現通道內均有2條以上貫通的高速公路。
港口建設發(fā)達,海洋交通運輸量大,內河航運網(wǎng)絡(luò )建設趨于完善。山東省沿海港口基礎設施不斷完善,形成了以青島、煙臺、日照三大港為主要港口,威海、濰坊、東營(yíng)、濱州等地區性重要港口為補充的沿海港口群發(fā)展格局,與世界180多個(gè)國家和地區的700多個(gè)港口實(shí)現通航,綜合實(shí)力居沿海省份前列。海洋交通運輸業(yè)是山東省現代海洋產(chǎn)業(yè)體系建設的重要支柱產(chǎn)業(yè),截至2020年12月底,全省沿海港口貨物吞吐量累計完成16.9億噸,同比增長(cháng)4.9%。其中,外貿吞吐量累計完成9.3億噸,同比增長(cháng)5.0%;集裝箱吞吐量累計完成3191萬(wàn)標準箱,同比增長(cháng)6.0%,山東省港口吞吐量位于全國第二。2019年山東省沿海港口貨物吞吐量實(shí)現16.1億噸、集裝箱吞吐量3100萬(wàn)標箱,吞吐量總量居全國沿海省份第二位。
產(chǎn)業(yè)政策領(lǐng)先
山東省委、省政府高度重視氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,將其作為超前布局先導產(chǎn)業(yè)、搶占新能源技術(shù)制高點(diǎn)的重要領(lǐng)域,制定了一系列支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策,很多工作走在了全國前列。目前,已出臺《山東省氫能產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期發(fā)展規劃(2020-2030年)》等氫能領(lǐng)域相關(guān)省級政策4項,《山東省加氫站建設運營(yíng)管理辦法》也即將出臺,出臺地市級政策15余項,特別針對加氫站建設運營(yíng)管理出臺了政策性文件,解決了加氫站行業(yè)監管、選址、經(jīng)營(yíng)許可、建設運營(yíng)補助等實(shí)際問(wèn)題,為全國加氫站建設管理探索了路子;成立了全國第一個(gè)省級層面氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟——山東氫能源與燃料電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,正在積極創(chuàng )建燃料電池汽車(chē)示范城市群。
山東省在全國省級層面率先啟動(dòng)編制、并出臺第一個(gè)省級氫能源產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期發(fā)展規劃?!渡綎|省氫能產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期發(fā)展規劃(2020-2030年)》中明確提出要積極推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)從工業(yè)化走向生活化,適時(shí)開(kāi)展氫能社區、氫能園區建設工作,探索在機關(guān)、學(xué)校、醫院等公共場(chǎng)所建設布局燃料電池分布式發(fā)電/供熱設施。通過(guò)推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)與傳統產(chǎn)業(yè)良性互動(dòng)發(fā)展,促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)與新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)融合發(fā)展,不斷擴大氫能在全社會(huì )多場(chǎng)景應用,構建新型氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài),倡導清潔低碳發(fā)展理念。
山東省在行業(yè)標準規范方面已走在全國前列,截至2021年1月底,已發(fā)布《氫燃料電池電動(dòng)汽車(chē)運營(yíng)規范》《車(chē)用加氫站運營(yíng)管理規范》等9項氫能產(chǎn)業(yè)地方標準,另有《質(zhì)子交換膜燃料電池空氣過(guò)濾 通用要求》等4項地方標準已完成立項。另外在氫氣制備、加注、應用領(lǐng)域,已制定相關(guān)企業(yè)標準50余項。
典型示范意義
山東省是能源生產(chǎn)和消費大省,但能源消費中煤炭比重偏高、電力消費中煤電比重偏高的“兩高”問(wèn)題比較突出。煤炭在一次能源消費結構中占比在70%以上,在終端能源消費結構中,原煤消費所占比例平均也在40%以上,且超過(guò)95%的發(fā)電機組為燃煤機組。經(jīng)濟的快速發(fā)展直接帶動(dòng)能源消費的快速增加,能源的消費總量已經(jīng)超過(guò)生產(chǎn)總量,資源緊缺現象凸顯,且傳統能源的過(guò)度消費也引發(fā)了環(huán)境保護問(wèn)題,能源緊缺與環(huán)境保護已經(jīng)成為制約山東省經(jīng)濟發(fā)展的重要問(wèn)題。
推廣氫能應用有助于緩解當前山東能源結構面臨的能源緊缺和環(huán)境保護問(wèn)題。通過(guò)工業(yè)副產(chǎn)氫純化、可再生能源及冗余電力電解水制氫用于工業(yè)領(lǐng)域用能、交通領(lǐng)域終端加注、民用及商業(yè)應用,能夠有效提升煤炭、石油、天然氣等化石能源的綜合利用效率,提升清潔能源消費比例,有效降低傳統能源消耗和碳排放,優(yōu)化能源結構,保障能源安全。
山東省是人口及能源大省,基礎設施齊備,氫資源豐富。充分發(fā)揮山東省的基礎設施和氫資源優(yōu)勢開(kāi)展“氫進(jìn)萬(wàn)家”示范工程,加快引導氫能進(jìn)入居民能源消費終端,有助于激活存量資源,優(yōu)化能源配置結構,為打造“氫能社會(huì )”奠定基礎。同時(shí),發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)有助于催生新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn),能夠有力支撐經(jīng)濟循環(huán)主體,進(jìn)而推動(dòng)山東省產(chǎn)業(yè)轉型升級。
可以說(shuō),在山東省率先開(kāi)展“氫進(jìn)萬(wàn)家”科技示范工程,不僅會(huì )對山東產(chǎn)業(yè)結構、能源結構轉變帶來(lái)新的機遇,也對全國其他省份具有典型示范作用。
來(lái)源:齊魯晚報·齊魯壹點(diǎn)記者 張頔
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