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山东:发挥氢能产业基础优势, 探索开放合作的示范实施路径 ——传统工业强省的氢能产业之路

时间:  2020-12-21 13:21   来源:  汽车总站网    作者:  编辑部

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为深入贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,落实《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》、《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》(财建〔2020〕394号)精神,推进新能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效能源体系,推动黄河流流域生态保护与高质量发展,实现碳中和目标,山东依托产业优势,采用“1+5+4”组群模式,积极开展燃料电池汽车示范城市群建设,与全国产业链优秀企业合作,推动燃料电池关键核心技术突破,完善燃料电池汽车产业生态。
 山东:发挥氢能产业基础优势, 探索开放合作的示范实施路径 ——传统工业强省的氢能产业之路
山东省凭借在燃料电池汽车产业发展上“起步早”、“基础厚”“产业门类全”等优势,率先在燃料电池汽车产业布局。城市群内企业覆盖了氢制取、储运、灌充、加注上游供应环节及燃料电池核心材料及零部件、电堆、系统、整车整机及终端应用全领域,并且聚集了关键产业链环节骨干企业,其中制氢企业40余家、膜电极企业5家、双极板企业7家、质子交换膜企业1家、催化剂企业3家、碳纸企业1家、空气压缩机企业3家、氢气循环系统企业3家、电堆企业7家、燃料电池系统企业5家、其他关键部件和设备企业16家,主要商用车整车企业4家、专用改装车企业160余家。
 
积极推进氢能产业集群建设
山东省工业基础雄厚,结构多元化,产业门类齐全,2019年全省实现工业增加值28310.9亿元,列全国第三位。在联合国分类的41个工业大类当中,山东拥有全部工业大类;在207个工业中类当中山东拥有197个,其中制造业占179个;在全部666个工业小类当中山东拥有526个,是名副其实的工业大省和制造业大省,同时还是全国重要的石油化工基地、重要的商用车制造基地。
山东紧抓新旧动能转换机遇,积极发展新动能产业发展。在人工智能、新能源、新材料等技术快速发展形势下,将发展氢能与燃料电池汽车产业作为新能源产业发展和汽车产业动能转换的重要抓手,全面开启燃料电池汽车城市群建设。
 
 夯实产业基础,理清发展思路
 
示范推广以应用场景需求为切入点,带动各城市、各企业合作。依托济南、青岛、泰安等地多元化示范应用场景,促进淄博、济宁、滨州等地的高质、低成本氯碱副产氢氢源供给,以及济南、青岛、济宁、聊城的整车研发生产,带动青岛、潍坊、德州的电堆及燃料电池系统的产品推广,推动济南、青岛、淄博、潍坊、济宁、德州、烟台的核心零部件及关键原材料研发生产技术的迭代升级,在引进其他城市优质企业的同时,支持示范城市群内企业走出去。依据城市群内产业分布状态及各市氢能产业链优势企业情况,以开通山东半岛“氢高速”为契机,以“扶优补弱、产业互补、促进联动”为出发点,支持产业链各环节企业集聚,支持跨区域企业进行合作,联合攻关。
强化政策保障,加固产业发展根基:山东省氢能产业政策框架初步形成,具备了较为完善的产业政策体系。2018年,发布《山东省汽车产业中长期发展规划(2018-2025年)》《山东省新能源产业发展规划(2018-2028年)》,强化对氢能产业的规划引领。2020年6月,国内率先发布首个省级氢能产业系统性政府指导文件《山东省氢能产业中长期发展规划(2020—2030年)》。济南、青岛、潍坊、济宁等市结合当地实际,出台了一系列氢能产业政策。潍坊是第一个出台地市级加氢站建设管理运营管理办法的城市。山东省委省政府高度重视,成立由省领导亲自挂帅,财政厅、工信厅联合牵头的山东燃料电池汽车示范城市群推进工作指导委员会,高层次设计指导氢能产业发展。
强化基础设施建设,做好产业发展保障:山东省光伏发电装机规模全国第一、风电装机规模全国第四、在运在建核电装机570万千瓦,同时,山东省拥有赛克赛斯、海氢能源等电解水制氢技术行业领先的公司,具备制氢的良好条件和可再生能源发展绿氢较强的技术创新优势。山东省已具备一定的加氢站布局,积累了加氢站建设、运营经验,初步构建了氢气供应体系,形成了可推广借鉴的模式和经验。城市群内加氢站建设由政府主导,通过市场化的方式选定建设企业,目前建成在运营加氢站9座,正在建设加氢站7座。已运营站中固定式5座,撬装式4座,日加氢5700kg。
强化示范效应,引领产业高效发展:山东省城市群内各市陆续开展燃料电池汽车推广计划,前期计划偏重于燃料电池公交车,适度进行了冷链物流车、重卡和轨道吊的多场景探索。截至目前,城市群已示范运营燃料电池汽车329辆,公交运营示范线路18条。其中,青岛市示范场景丰富,示范运营燃料电池冷链物流车20辆、公交车10辆,青岛港码头示范运营燃料电池码头集装箱专用卡车3辆、轨道吊1台。
山东:发挥氢能产业基础优势, 探索开放合作的示范实施路径 ——传统工业强省的氢能产业之路
山东跨区域合作氢能产业链建设
强化产业联合,促进产业做大做强:山东省积极与氢能产业链上下游企业对接,在燃料电池核心材料和关键零部件领域达成多项合作。东岳未来氢能材料股份有限公司拥有含氟功能膜材料国家重点实验室及发明专利400余项,产品性能通过AFCC公司(奔驰福特合资成立的燃料电池汽车公司)全部34项技术指标的严苛考核,达到全球先进水平,为全国电堆国产化积极提供质子交换膜技术支持;潍柴动力股份有限公司与深圳通用氢能有限公司、上海唐锋能源科技有限公司合作、苏州弗尔赛能源科技有限公司等知名企业在电堆、膜电极、催化剂、碳纸等燃料电池关键材料领域开展合作,逐步突破关键核心技术,构建完整的燃料电池产业链联合体。
 
优势企业集聚,产业链枝繁叶茂
目前,山东省已集聚了一批氢能产业重点企业和科研院所,具备了制氢、储运、燃料电池质子交换膜、空压机、氢气循环泵、电堆、系统等核心零部件和整车制造及新能源汽车检测等全产业链资源。
氢气制取方面,山东省工业副产氢资源丰富,至2020年底,以高质、低价氯碱副产氢净化为主的副产氢产能可达57万吨/年,同时拥有天然气、甲醇、焦炉煤气、电解水等多种制氢能力。例如:兖矿集团有限公司已建成800Nm³/h的氢气提取设施,氢气纯度能够达到99.9999%,同时具备氢气检测能力,可对外提供检测服务;安泽特种气体拥有2条水电解生产线,具备工业副产氢纯化工艺,氢气产品可实现99.9%、99.99%和99.999%的不同纯度,服务半径覆盖山东省及周边省市;滨化集团制氢、储氢和加氢方面技术实力雄厚,氢气产量丰富,烧碱副产氢气1.6万吨/年;滨化集团旗下滨华新材料有限公司60万吨/年丙烷脱氢制丙烯装置,副产氢气达2.8万吨/年,滨化集团已为省外多地供氢,并将在国内率先建成万吨级压缩车用氢气生产基地和国内首套万吨级液氢生产基地。强大的氢源保障,有望在示范期将车用氢气价格降低至30元/公斤以下。
氢气储运方面,山东具有多家储运装备研发制造与运营企业。奥扬III型瓶年产能10万只,与合肥通用机械研究院合作研发的IV型“70MPa车载高压储氢瓶技术”于2019年12月获得科技部高技术研究发展中心立项批复,目前已完成70MPaIV型瓶的试制及内部验证。中材大力在高压气态储氢罐具有制造技术优势,实现储氢设备出口,储备有75MPa储氢瓶生产技术,拥有一条年产3000支长管生产线,该线同时具备生产碳纤维复合缠绕式长管的能力;中材大力掌握钢质内胆碳纤维缠绕复合长管气瓶的核心技术,可组装生产高压气态储氢管束式集装箱和长管拖车。淄博中氢气体有限公司已为近百家企业提供过氢气供应服务,目前拥有两家氢气工厂并与多家氢气工厂保持长期合作关系,能够为客户提供稳定优质氢气,拥有90台氢气挂车,26辆牵引车,2019年共销售氢气5000万Nm³。
基础设施建设经验丰富,中国重汽集团于2019年投资建成500kg/d级加氢站,持续为重汽试验车辆及济南公交示范车辆提供加氢服务。2020年中国重汽集团为济南公交承建的韩仓加氢站已经开展招标采购程序,即将进入施工阶段,2020年底将交付使用。潍柴动力参与济南、潍坊和聊城加氢站建设,共建成1座固定式加氢站(加注能力1000kg/天)和3座撬装式加氢站。
山东:发挥氢能产业基础优势, 探索开放合作的示范实施路径 ——传统工业强省的氢能产业之路
潍坊建成山东省第一座标准化加氢站并投入运营
 
膜领域发展水平国内领先,质子交换膜方面东岳集团依托国家含氟功能膜材料国家重点实验室,在燃料电池用质子膜研发方面取得突破并顺利通过了德国奔驰公司第三次技术评估,跨入世界先进水平,目前已实现批量生产,并参与制定多项质子交换膜领域国家标准。山东工业陶瓷研究设计院在陶瓷膜技术领域拥有丰富的研发及产业化基础,处于全国领先地位,阳极支撑型中空平管及大尺寸平板电池的产品关键技术指标已接近国际产品先进水平,实现了SOFC粉体的批量生产,完成了A60单电池的中试生产以及A130单电池的定型,在千瓦级电堆平台,通过了组堆测试。
山东:发挥氢能产业基础优势, 探索开放合作的示范实施路径 ——传统工业强省的氢能产业之路
东岳集团质子交换膜生产车间
 
空压机领域,潍坊富源增压器有限公司已掌握空气悬浮轴承和高速电机直驱核心技术,具有完全自主知识产权,并已授权发明专利和实用新型专利,解决了国内燃料电池压缩机“无油化”的卡脖子技术难题,完全可以替代国外进口产品,目前已开发出电池功率10kW-150kW的十几个型号的产品,部分已经小批量生产,主要用于公交车、卡车等,主要配套国内客户有潍柴、广东国鸿氢能、天津银隆等,国外客户有德国奔驰、加拿大巴拉德等。青岛康普锐斯能源科技有限公司已完成90MPa 1000kg/d级加氢站用液压活塞式压缩机研发试制,各项参数超越2019年氢能国家重点专项相关指标要求,样机获得第三方认证,产品综合性能处于国际领先水平,目前研发生产的45MPa 650kg/d级加氢站压缩机已经完成厂内测试,具备发货条件。
氢气循环系统领域,东德实业氢气循环泵已申请专利达50余项,发表氢气循环泵相关论文4篇,其中2篇SCI论文,填补了国内相关领域空白,开发出具有自主知识产权的罗茨氢气循环泵及空气压缩机已通过各项匹配测试及性能测试,实现了100%国产化。凯格瑞森开发的引射器运用专用软件进行流道设计并进行模拟分析,满足用户电堆压力及流量要求,采用先进的控制算法精确控制压力,能够主动控制循环量,具备故障诊断功能,智能控制排水和排氢阀,实现氢气利用率99%。
电堆及发动机系统技术成熟,潍柴动力、海卓动力燃料电池发动机已上车运营;其中潍柴动力开发了40kW-100kW电堆、30-120kW燃料电池发动机,在卡车、客车等领域开展示范应用,目前已获得13款燃料电池整车公告,突破了49吨重型牵引车用氢燃料电池的整车构型与设计;潍柴联合国家能源集团完成了全球首台200吨级氢能重载矿用卡车的样车开发。在山东省推广氢能客车200余辆,累计运行超过140万公里,建成了覆盖氢能动力关键材料、单电池、电堆、发动机、动力总成及整车的完整燃料电池测评能力;建成万套级氢燃料电池发动机/电堆生产基地并实现投产运行。形成了30-150kW燃料电池发动机开发平台,功率密度达2.5kW/L,寿命超2万小时,处于行业领先水平。累计在山东省推广氢燃料电池客车260余辆,累计运行里程超240万公里。海卓动力已建成一条5000台的生产线,7月份和8月份交付25台发动机,依托工程院和同济大学技术,产品已经完成4款发动机,包括80千瓦、90千瓦,110千瓦和120千瓦,整车已进入东风、上汽和南京金龙的体系,合作完成开发4款公告,主要车型是18吨物流车和渣土车两个车型。
燃料电池整车方面,中国重汽已成功研发多款燃料电池客车并取得燃料电池客车生产资质,已为扩展燃料电池商用车资质立项,并准备批量生产燃料电池重卡,2020年8月份立项研发6X4燃料电池牵引车。青岛美锦具备氢能源与纯电动各类型公交车、市政车辆,各类型物流车等研发制造能力,配合中铁联运物流总公司开发氢燃料电池中重型货车(牵引车)。中通客车建立了燃料电池整车匹配方法、燃料电池发动机设计规范、氢系统设计方法、高压电器设计规范等30余项设计标准,2019年销售682辆,市场占比58.29%,连续两年市场占有率第1位,整车在大同、佛山等多地进行批量化示范运营,历经-30℃低温与38℃高温的运营考验,整车可靠性高、环境适应性强,累计运营里程超过800万公里,在同类产品中示范城市最多、示范规模最大。同时,东岳未来、潍柴动力、海卓动力等核心零部件配套企业,已联合市内外整车企业上了多款产品公告,涵盖公交、环卫、重卡、物流等众多领域车辆。
检验检测方面,中机寰宇(山东)车辆认证检测有限公司以新能源车辆认证、检测为主线,立足山东、面向华北打造集标准、认证、检测、测试评价等全价值链“一站式”综合公共服务平台,建设“国家新能源车辆质量监督检验中心”,填补了山东省内无国家级新能源车辆第三方检测机构的空白。建设氢燃料电池汽车检测试验室,对氢燃料电池汽车整车、系统(氢燃料电池系统、车载储氢系统)、零部件(氢燃料电池电堆、加氢口等)全方位进行测试,实现对氢燃料电池汽车企业的认证、检测,为氢燃料电池汽车产业的发展提供强大的技术服务。
创新平台建设方面,燃料电池领域,潍柴正牵头建设国家燃料电池技术创新中心,推动关键共性技术研发与应用,推动重大成果熟化、产业化,优化整合跨区域、跨领域的创新力量。核心材料领域,淄博国创中心先进车用材料技术创新中心,联合山东东岳未来等关键材料领域的企业,整合山东省新材料检测研发资源,构建山东省新材料研发创新基地,推动新材料产业化与示范应用。氢能方面,兖矿新能源研发创新中心在氢气制取、提纯、定向除杂、高效储运、分析检测、分布发电等领域进行技术攻关,开展高端材料、关键设备、新型工艺的中试研发,建设国内先进供氢能体系的研发创新基地和产业孵化基地。前沿基础方面,山东能源研究院正开展燃料电池关键材料及过程机理研究、电堆过程建模仿真、状态观测及寿命评价方法研究以及新型高温质子交换膜燃料电池研究。
 
六大优势 助力申报示范
山东城市群具备完整的燃料电池汽车示范应用基础条件,在示范申报方面具有以下六大优势:
(1)产业基础完整。山东省集聚了70余家燃料电池汽车相关重点企业和科研院所,在电堆、膜电极、双极板、质子交换膜、催化剂、空压机、氢气循环系统及燃料电池整车方面具备自主核心技术和优势企业,其中质子交换膜和整车领域企业具备市场竞争力。
(2)氢能供应充足,蓝氢充沛,绿氢潜力大。山东城市群具备焦炉煤气制氢、天然气制氢、离子膜烧碱制氢、甲醇制氢、氯碱尾气制氢、电解水制氢等不同类型的制氢方式,可再生资源丰富,光伏发电装机规模全国第一、风电装机规模全国第四,在运在建核电装机570万千瓦,具备制氢的良好条件和可再生能源发展绿氢的巨大潜力。至2020年底,燃料电池汽车用氢产能将超过57万吨/年。
(3)示范应用初具规模。济南、青岛、淄博、潍坊、济宁、德州、聊城等7个城市共计推广应用燃料电池汽车329辆。 
山东:发挥氢能产业基础优势, 探索开放合作的示范实施路径 ——传统工业强省的氢能产业之路
 2019年11月,搭载潍柴氢燃料电池系统公交车在济南交付
(4)政策体系健全。山东城市群先后出台了19项燃料电池汽车示范推广和产业化发展政策,强化顶层设计,适度超前推动燃料电池汽车示范推广、产业化发展和加氢基础设施建设,加氢基础设施网络逐步形成。
(5)科研基础雄厚。山东城市群汇聚了山东大学、中国石油大学、青岛海洋大学、山东科技大学、青岛理工大学等具备燃料电池研究基础的重点高等院校,拥有淄博国创中心先进车用材料技术创新中心、兖矿新能源研发创新中心、山东能源研究院、山东氢谷新能源技术研究等科研创新平台,正积极建设国家燃料电池技术创新中心。
(6)示范场景丰富。山东城市群拥有钢铁冶金厂区物流、支干线物流、港口物流、冷链物流、中长途公交及城市客运、园林环卫和渣土运输等应用场景,已在港口码头、城市公交、城市物流和冷链物流等领域开展示范。
 
坚持自主创新,完善产业生态
山东示范城市群围绕“氢高速”战略,打造基于传统工业转型升级、新旧动能转换、全国领先的,具有“山东模式”特色的燃料电池汽车示范标杆。依据山东省两纵两横“氢走廊”规划,开通山东半岛“氢高速”,循序推进氢燃料电池从短程到中远程、从轻型到中重型的物流运输应用,以示范应用带动全省氢能产业生态的健康发展。
一是建设自主可控的氢能产业链,在核心技术创新与产业链完备方面走在全国前列。重点突破适用于氢燃料电池中重卡长途运输场景的大功率燃料电池系统、高效率车载供氢系统的关键材料与核心技术,示范期间集聚氢能产业链重点优质企业超过50家,实现从质子交换膜-催化剂-碳纸-膜电极-双极板-电堆-空气压缩机-氢气循环系统-储氢瓶-燃料电池发动机-整车全产业链的技术突破。
二是构建产品配套应用与车辆运营的协同推广体系,在氢能交通运输覆盖网络与辐射力方面走在全国前列。以交通枢纽为纽带,重点推进以氢燃料电池车辆应用场景为特色的“氢高速”、“氢港口”、“氢物流网络”建设,在示范期间推广约6000辆燃料电池汽车,并计划安排专项资金,对燃料电池汽车省内高速公路行驶给予奖励。
三是完善氢源供应与基础设施保障,在氢能综合成本与供应服务能力方面走在全国前列。以氢气资源为契机,重点发挥省内氯碱副产氢与风、光可再生资源优势,以安全可靠经济为导向,搭建面向商用化的供氢体系。力争在示范期内实现“氢高速”济南-青岛、济南-济宁、济南-德州主要路段沿线氢能基础设施全覆盖。示范城市群各市经过协商已达成一致,由各地市财政对加氢站建设及运营进行奖励,以确保示范期内城市群加氢站氢气零售价格统一且不高于35元/kg,示范期内加氢站保有量达到81座。
四是打造政企联动、开放合作的氢能产业生态圈,在营商环境与政策保障性方面走在全国前列。以上下游存量资源为基石,重点根据产业发展不同阶段及时出台研发奖励、推广奖励、招商引进、安全监管等政策措施,针对“燃料电池汽车示范推广”形成健康的市场化运营模式。
山东将氢能及燃料电池汽车作为重点发展的高端产业,有着长期的技术积累和产业先发优势,也是新旧动能转换产业发展的一部分。作为国家重要的工业基地,山东氢气资源极为丰富。在制氢、储氢、膜电极、电堆、动力系统等关键核心技术及产业化应用方面,山东创新步伐已走在全国乃至全球前列。本土重点企业和科研院所积累了一批关键核心技术,并且已具备批量化生产的能力,引领行业发展的区域性产业集群已初步形成。
未来,山东城市群将牢牢把握燃料电池汽车产业市场导入期机遇,加快产业新旧动能转换,促进能源结构清洁转型,全面落实城市群实施方案和各项目标任务,健全工作协调推进机制,完善山东城市群政策体系,确保燃料电池汽车示范应用的安全、有效、平稳实施,推进氢能及燃料电池汽车产业持续健康发展,建成集氢能创新研发、装备制造、产品应用、商业运营于一体的国家氢能与燃料电池汽车示范区,探索具有工业强省特色的氢能发展模式。
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