冬奥火炬中的能源终极之战

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从美好设想,到终极之争。

奥运会总与绿色、环保关联,带着一种预告性。

比如2008年北京奥运会,中国成为国际上第一个大规模应用锂电车的国家,实现奥运核心区首次零碳排,顺势开启“中国新能源车元年”。如今中国成为了世界上第一大新能源汽车市场。

这一次,中国以温和淡定的姿态,在奥运会场上娓娓道出一个上承全球“双碳”趋势,下接中国“3060目标”的预言——中国可再生能源发电技术走向成熟,而中国的氢能技术正在从实验到实用,快速蜕变。

氢能之所以被寄予厚望,不仅因为它是人类终极化学能源,可以解决中国贫油、少气、相对富煤的能源隐患。更重要的是,随着世界各国相继宣布碳达峰和碳中和计划,全球碳本位时代即将到来——氢能技术,将与中国新国运直接挂钩。

本届冬奥会上,火炬里的氢气闪动着火花,正在告诉世界:中国氢能已经完成了关键的蜕变,属于中国氢能的时代,正在到来。

01 “飞扬”火炬用到的氢气,秀出中国哪些肌肉?

氢能源是一场关乎未来和国运的“军备竞赛”,通过冬奥会上的一朵“微火”,中国向世界传递出在理念和技术上坚定向前推进的决心。

冬奥火炬“飞扬”是世界首款高压储氢火炬,实现冬奥会历史上第一次火炬零碳排。

从实用角度看,这是个好选择:首先,氢气易燃,不会出现火炬点不着或是中途熄灭的尴尬情况;其次,氢气耐低温,适合冬奥会可能面临的极寒天气。

但把一整套氢气燃烧装置塞进一根火炬里并非易事,需要保证安全、稳定、可视等关键环节。

北京冬奥会筹办工作的确将“绿色办奥”放在首位,不过在火炬上附加技术、死抠细节的做法,除了呼应主题外,还有着两层深意。

第一层是展示技术。高压储氢虽然是当前最为成熟的氢气储运方式,但还是需要具有多重保护、大容量、稳定性强的装置来运作。用于火炬这种几乎可以称为便携型的设备,还要兼顾稳定持续的氢气释放,需要强大的技术攻关能力才能实现。

第二层是展示理念。中国即将在2030年碳达峰,如何让体量庞大的化石能源、重工业及时刹车,迫在眉睫。在解决问题过程中,植入“全过程控制碳排”的意识尤为重要——在排放量几乎可以忽略的火炬中,仍然坚持零碳排,就是这一理念的体现。

02 中日两国奥运会相隔半年,在氢能应用上有哪些不同?

日本作为最早出台氢能政策的国家,在技术上较中国更为成熟,产业链也更加全面。东京奥运会上,氢能的身影一直活跃:火炬、汽车、氢能无人机、氢能社区……在很多方面也刷新记录。

中国在北京冬奥会上的升级和反超,固然有后发者避开弯路的因素存在,但从双方氢能应用推进的广度和深度来看,后发优势绝不是决定因素。

首先是火炬。东京奥运会首次使用氢作为主火炬燃料来源,并且是唯一燃料。但在接力火炬上,没有使用高压储氢技术,并且氢气只在部分地区接力中使用,更多还是用丙烷作为燃料。

其次是燃料电池车。东京奥运会共投放600多辆燃料电池车(其中包括100多辆氢能巴士),但主力运输工具,还是3200辆电车和燃油车。

而北京奥运会投放的燃料电池车不仅在数量上更胜一筹,多样性上也更为丰富:示范运行氢能源车超过1000辆,其中乘用车145辆,巴士及客车749辆,还有107辆服务于残疾人的无障碍车。值得关注的,还有中国首台完整知识产权的黄河X7氢燃料电池雪蜡车,能够为场馆提供绿色电源。

以日本的氢能技术来说,集中力量攻关火炬、投放更多氢能车并非难事,坐拥世界最大的绿氢制取项目FH2R,用绿氢点燃火炬台更加容易,而真正困难的,就是“集中力量”。

不同于中国全国一盘棋,技术与理念协同作战,日本虽然能源隐患严重,但由于市场小、内需弱,从根源上对新能源的渴求就没有中国强烈。日本从上世纪70年代开始持续推进氢能开发,但几乎每次产生重大转折都受到石油危机、地震等天灾人祸的推动。

日本政府在政策上的徐步缓进,也侧面压低企业研发氢能技术的积极性,日系知名车企众多,但真正持续在投入燃料电池车的,只有丰田一家。

相隔半年的两届奥运会上,丰田都有投放燃料电池车,但不同的是,东京奥运会只有丰田一家;而北京冬奥会上,中国本土车企却是百花齐放。

能源危机、氢能发展,固然和代表先进生产力的“技术”密不可分,但只有坚定的“国家意志”,才是推进技术持续前进的关键筹码。

03 冬奥氢能应用背后的企业有哪些?

举重若轻的北京冬奥会,将氢能的彩蛋隐藏在看似寻常的应用之中,也正因如此,各个企业以及研制团队所付出的努力也是成倍的。

比如看似只是造型华美的飞扬火炬,集合了航天科技、中石油、中石化三大央企。

火炬外壳由中国石化下属上海石化研发的碳纤维复合材料制作,解决氢燃烧时的高温难题,并且实现量产;

火炬三段内核,均为中国航天科技集团六院研制,其中控制阀和燃烧器由11所研制,气瓶由101所研制;

位于北京主火炬的氢气由燕山石化提供;张家口赛区的太子城火炬台所用的绿氢,由中国石油提供,这也是冬奥历史上首次用绿氢点燃的火炬。

燃料电池车方面,丰田汽车交付了140辆MIRAI,107辆无障碍车COASTER;而国产品牌表现则更加亮眼:福田、宇通共交付749辆客车,一汽红旗专门打造燃料电池版H5供冬奥会使用。

一家名为亿华通的中国本土氢能公司,则为国产品牌的燃料电池车提供727套发动机。

冬奥会背后还有数十座加氢站,背后囊括国家能源的“油氢电”一体能源站,中石油、中石化各4座加氢站,以及国电投氢能产业园。

立方知造局将视野放大至中国氢能产业版图,并梳理出一份国内氢能专精特新小巨人名单。

04 什么是绿氢?为什么它是氢能技术发展的最终方向?

氢气按照不同制备工艺,有颜色之分,主要有绿氢、蓝氢和灰氢。比如,在冬奥会太子城火炬台上,用到的是绿氢。

笼统来讲,绿氢是以可再生能源电解水制得的氢气,灰氢是以化石能源制备而成,蓝氢则比灰氢制备过程中多出一个步骤——CCUS(碳捕捉)。

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