清早从张家口高铁站出站,《科创板日报》记者准备搭乘当地公交车前往目的地采访。就在停车场等候下一班车开动的间隙,当地氢能研究院工作人员告诉记者,这里就是此次张家口氢能交通调研之行的第一站。
张家口作为本届冬季奥运会的赛区之一,集中将氢燃料电池车辆作为赛事服务主力,这也是展示中国“碳中和”决心、绿色奥运的承诺以及科技硬实力的最佳代表之一。据了解,此次张家口赛区共投入氢燃料大巴710台,其中崇礼赛区623辆,主城区87辆。
集中展示之外,其实近两年来,氢燃料电池公交车已经融入了张家口人民的日常生活。比如上述700余辆氢燃料电池大巴中,就有来自张家口本地的444辆公交车以及40辆物流车。从2018年起,张家口市已累计投运氢燃料电池公交车444辆,累计完成载客量超6200万人次,累计运行超2100万公里。
《科创板日报》记者看着眼前在市内运行的氢燃料电池公交车,除了车顶置放的储氢瓶,与常规燃油或电力驱动公交车无异。经过两年多的运作,不少车体外表和内饰已经略显陈旧。
曾在最早期参与试车的金士顿科技业务负责人激动地告诉记者,他见证了这批氢燃料电池公交车两年来运行情况,奥运迎接外国友人用的不是崭新的氢能车一点都不“寒碜”,因为这些使用痕迹代表着我国的氢燃料电池车是真正上路运行的,“是我们掌握了技术、数据和经验的成果”。
张家口独特的气候因素叠加冬奥高密度的氢燃料电池车辆运行,意味着对制氢、运氢、加氢全流程技术,以及氢能车辆的运营与维护、后台大数据搭建与管理,都是集中式大考。
张家口成京津冀重要绿氢产地
张家口在地理位置上由于处于太行山和燕山间隙,风力相比北京等周边地区尤为强劲。风力资源带来了风电的发展机会,同时也意味着坐拥良好光照环境,为光伏——进而绿氢等新能源产业形成创造了绝佳条件。
得益于自然优势与政策支持,《科创板日报》记者在前往张家口的一线调研中了解到,张家口在制氢领域已通过引入海珀尔、交投壳牌、河北建投等,实现了在本地以“绿电”制“绿氢+绿氧”的零碳排放能源制造。
海珀尔是一家成立于2017年的氢能技术开发商,主要利用张家口市的“绿电”(风电和光伏发电)资源,以电解脱盐水的方式制氢。天眼查数据显示,其重要股东包括滨化集团、亿华通、美国气体等。
从电到氢的“精准转换”,是通过国家电网于2020年在张家口推出的“四方交易机制”实现的。
制氢厂作为用电户,会根据自身氢气产量上报用电需求量与挂牌电价,参与到跟政府、电网、电源的“四方交易机制”当中。风力与光伏发电厂自愿参与后,出售相应的清洁电能,形成市场化交易。
张家口海珀尔的公司负责人告诉《科创板日报》记者,当地政府要求氢能上车成本要控制在每公斤30元人民币以下,因而当前会对企业进行电费补贴。“在上面交易电价的基础上政府会补一部分,制氢厂到手的电价约为一毛五,冬奥会期间每天大约用20万度电”。
在产氢方面,该公司可以做到调节产线运转功率以“即用即产”,并不涉及大规模储氢。其位于张家口占地44.97亩的产业园区,氢气生产能力为2000Nm3 /h(浓度99.99%的高纯氢),氢气最高产量可达每天4吨,能够满足张家口300多辆氢燃料电池公交车每天用氢量。
“目前我们制绿氢首先要保证张家口的用氢需求。但因为周边只有张家口有绿氢的产能,所以更长远还想要消化北京等周边地区的市场”。上述负责人士表示。据了解,该公司目前只完成项目一期建设,还有二期、三期的项目规划,三期建成后将覆盖张家口周边1000公里半径市场,预计可实现年营收15亿元。
从张家口自身来说,其产量规划是在由张家口牵头的河北燃料电池汽车示范城市群的四年示范期内,也就是2026年前后达到累计5万吨以上制氢量;成本控制方面,通过政策支持技术升级等措施,可再生能源制氢成本要由每公斤的30元逐步下降到15元左右。因而需要引进其他更重要的制氢厂形成规模优势。
为尽快达到这一目标,张家口市交通建设投资控股集团与壳牌中国在2020年成立了合资公司,其一期项目内容包括在张家口投资建设2万千瓦可再生能源电解水制氢和加氢项目,而二期项目的目标是在未来两年内将产能扩大到6万千瓦。
据了解,这是壳牌在中国的第一个商业化氢能项目,也是壳牌全球产能第一的绿氢项目,更是世界最大的电解水制氢项目之一。2022年1月初,上述项目一期正式启动,并提供了北京冬奥会张家口赛区氢燃料电池车辆50%的绿氢供应。
环境适应性开发助益氢燃料电池性能与市场拓展
在氢能全产业链的布建上,张家口作为目前国务院批复的唯一一个国家级可再生能源示范区,正在推进制加储氢设备及燃料电池、氢能整车制造产业发展。
在燃料电池电堆和燃料电池汽车方面,据了解,亿华通二期年产1万台燃料电池发动机项目已建成;氢能科技年产4000台套风冷型氢燃料电池堆生产线等项目正在稳步推进;聚通科技150MW燃料电池电堆项目及测试车间等项目已落地建设;北汽福田欧辉氢能大巴项目已投产。
科创板公司亿华通的燃料电池系统最早于2016年开始量产,其生产基地最初位于北京。2017年亿华通与张家口市政府开展氢能产业战略合作后,2019年登陆科创板之际,将募投项目之一的燃料电池生产基地二期设置在了张家口,共计划投入12亿元,耗时三年。此外,亿华通彼时还计划投入1亿元用于面向冬奥的燃料电池发动机研发项目。
北京冬奥会期间,张家口崇礼赛区氢燃料电池客车均采用了亿华通自主研发的燃料电池系统,电堆由神力生产,此外本次冬奥搭载了亿华通系统的汽车共超过700台。
张家口距离北京不到两百公里,但气温、气压、地理等自然条件差异明显。比如就在《科创板日报》记者前往张家口调研的二月中下旬,当地最低气温达到了-20℃——这一数字较北京至少低10℃。另外两地海拔与气压也有不同。
亿华通常务副总经理于民在接受《科创板日报》等媒体采访表示,海拔、温度、山区坡度等等,都是氢燃料电池系统前期研发着重考虑的问题。“此次冬奥会期间,张家口崇礼的氢燃料电池运行状况之所以表现良好,部分得益于2017年与张家口进行合作时做的环境适应性开发。”
比如在寒冬因车内需要取暖,无论是电动车还是氢能车,必然会影响车辆一部分的续航里程。于民介绍道,亿华通发动机热能综合管理技术,把发动机运行时多余的热能转化成乘客舱的取暖能量,-30℃也不需要开电空调,这样的话就不会为了取暖而额外再去消耗氢气。“从理论上来讲,我们同样搭载的氢气量,冬天续航里程可能比夏天跑得更远。”
在张家口严苛条件下实现的解决方案,意味着到了更加温和的环境,今后就有机会进入广大的市场。于民也表示,适应了张家口的环境,往南走覆盖会更好。
据了解,张家口在运营的氢燃料电池汽车可实现-30℃低温启动、-40℃低温存放和停机自动保护,大巴车续航里程可达400公里以上。
加氢站营收压力仍不小
在加氢方面,张家口目前已建成创坝站、纬三路站、东望山站等9座加氢站,合计加氢能力7.9吨/12小时。
《科创板日报》记者来到张家口交投氢能创坝加氢站调研了解到,该站去年11月完成验收,占地10.35亩,加注能力为1000kg/12h,每日可加注150车次氢燃料大巴。不过投资额不菲,该站总投资3500万元。
据介绍,加氢站成本一是土地成本,二是门店与设备建设成本。目前,按照12小时加入1000公斤规模的常规加氢站来看,土地成本约在1000万左右;土建和设备费用大概在1500万到2000万之间,随着加氢站的建设推进,每年设备成本大约有20%的降低。
《科创板日报》记者从张家口某家加氢站工作人员了解到,即使是有国资背景的企业合资投建加氢站,营收压力仍不小,几年内若持续亏损或许就要面临合资公司的转让。
据了解,当地政府提倡油、氢站同时投建,以油补气,增强营收能力。尤其对有相关投资意向的民营企业,当地有关部门往往会一次性同时审批通过油站、氢站的建设,相当于降低建设成本。
国家能源集团科技创新项目立项项目万全油氢站即采用了加油、加氢以及充电业务同时拓展的模式。《科创板日报》记者了解到,该站柴油和汽油的储存总容积120m;储氢总容量为960kg,35MPa日加氢能力1000kg,另设有一个日加注能力200kg的70MPa移动加氢站,提供70MPa加氢服务;配备5个快速充电桩,提供电动车充电服务。