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氢能与燃料电池是全球能源技术革命的重要方向,发展氢燃料电池汽车产业是我国应对全球气候变化、改善能源结构、保障能源安全和可持续发展的战略选择。“十三五”以来,国家相关部委相继出台《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》、《中国制造2025》、《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》、《新能源汽车产业发展规划(2021~2035年)》(征求意见稿)等顶层设计规划,将氢能与氢燃料电池汽车作为重要发展方向。为响应国家号召,河南省已发布《河南省氢燃料电池汽车产业发展行动方案》,加快推动我省氢燃料电池汽车产业发展。
发展燃料电池汽车,氢能源基础是重要条件。河南省是我国重要的化工大省,也是传统煤化工大省,焦炭年产量2千万吨,烧碱产量160余万吨,合成氨产量550万吨,甲醇产量300万吨,副产氢气潜力巨大,具备形成中西部最大副产氢能综合供应基地的基础。河南省内焦炭、氯碱、合成氨等企业众多,利源煤焦集团、鑫磊集团、顺成集团、心连心化肥等企业工业副产氢产量巨大,为氢燃料电池的推广示范提供了重要支撑。焦作伟祺化工,心连心深冷等专业气体公司专注于向客户提供工业气体及工程服务,在氢气的储存和运输上为河南燃料电池的示范应用提供了有力支撑。
在河南省内,焦作市具有较大规模的氯碱、二氧化钛、合成氨工业副产氢,其中具有代表的工业副产氢是氯碱制氢,其通过NaCl溶液进行电解生产烧碱,氯气和氢气,然后进行过滤净化制得纯氢。氯碱副产氢气每年约3.6亿方,经变压吸附提纯后,氢气可以快速进入市场,满足燃料电池汽车产业示范初期氢能需求。安阳市拥有河南省最大规模的焦炭产业,焦炭制氢是将炭气化得到以氢气和一氧化碳为主要成分的气态产品,然后经过净化、变换和分离而获得一定纯度的产品氢。其年产能超过1000万吨,每年副产氢气超过25亿立方米,能够满足附近城市近中期的氢气需求;同时,焦作、开封、新乡另有合成氨工业每年制备氢气77亿方,在中远期氢能需求快速爬升后,可以迅速调整产能、转产氢气,大规模提供低成本氢气。
图1 利源化工装置
经测算,河南省内以郑州为中心的150公里范围内,工业副产氢气潜力总计可达每年60亿标准立方米,可以供给30万辆物流车或7.5万辆公交车的用氢需求。
图2 郑州市氢能供应廊道
氢气的运输成本与运输距离有强相关,河南省内城市间距离适中,以郑州市为中心,打造郑州-焦作、郑州-平顶山、郑州-新乡、郑州-洛阳等多条氢能运输廊道。焦作市内以开元化工、佰利联、浩华化工、晋煤天庆等为代表的氯碱、合成氨、钛白粉生产企业,工业副产氢气折合17亿立方米。安阳市内以利源煤焦集团、鑫磊集团、顺成集团等为代表的焦化企业,合计拥有超过年产千万吨的焦化能力,工业副产氢气折合25亿立方米;平顶山市以平煤集团为代表的煤制氢企业,工业副产氢气折合4亿立方米;另外,省内开封、新乡两市的晋开控股、东大化工(1亿立方米)、心连心化肥等企业,有较大的氢气转产生产能力。这些城市距离郑州均在150公里以内,运输成本约2元/kg,为燃料电池汽车推广应用提供了有力支撑。
河南制造产业发展历史久、产业基础好、氢能源丰富。近些年在燃料电池公交车的示范带动下,燃料电池汽车产业链相关企业陆续成立,燃料电池汽车相关基础材料、核心零部件和整车关键技术陆续取得突破,在人才及研发等方面都具有一定优势,具备了发展氢燃料池基础与环境,形成了覆盖面较广的燃料电池产业化的产业链研发、创新平台支持和产业化能力。下一步在氢气品质检测、智能调度、持续性供应等方面进一步加强,为燃料电池的示范运营打下坚实的基础。