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国家电投结盟德国西门子,将围绕氢能关键技术开展联合研发

时间:2019-9-9 来源:澎湃新闻

中国五大发电集团中最“绿色”的国家电力投资集团有限公司与德国工业巨擘西门子股份公司之间的能源合作,延伸至氢能领域。2017年开始,国家电投的氢能布局陡然提速,“朋友圈”不断扩围,是除国家能源集团之外最热衷于在该领域结盟的能源央企。之所以选择西门子,除了双方有燃气轮机等领域的合作基础外,与制氢路径上的一致性有关。

9月6日,在中德两国总理的共同见证下,国家电投党组书记、董事长钱智民与西门子股份公司总裁兼首席执行官凯飒(Joe Kaeser)在北京签署《绿色氢能发展和综合利用合作谅解备忘录》。根据该备忘录,国家电投和西门子将聚焦氢能供需两侧关键技术的联合研发与应用,重点围绕氢能技术联合创新研发、2022北京冬奥会绿色制氢科创项目、氢能产业能力培育和标准制定、第三方市场合作等领域开展高技术合作。

西门子公司发布的消息称,双方基于今年3月签署的战略伙伴关系框架协议(框架协议)签署该谅解备忘录,将既有战略合作进一步拓展至绿色氢能和Power-to-X(以清洁能源为主体的能源转化)领域。双方也将共同建设中德绿色氢能科技创新示范项目,并以该项目为依托探讨建设验证中心并制定氢能相关标准。

四年前由原中国电力投资集团公司与国家核电技术公司重组组建的国家电投,同时拥有火电、水电、核电、太阳能发电、风电资产,是五大发电央企中首个清洁能源装机占比超过50%的企业。这种发电结构决定了其在制氢路线上的侧重点一——以可再生能源制氢、解决弃风弃光。在应用环节,氢燃料电池是实现车辆使用阶段“零排放”、全生命周期“低排放”的重要技术方案,已成为各大能源央企近年来攻关的“新宠”。

2017年4月,国家电投科学技术研究院与清华大学汽车工程系签署“北京2022冬奥氢能交通”合作意向书,双方将在在氢能与燃料电池产业达成全产业链战略合作。清华大学汽车工程系在该领域积累深厚,自2001年就开始了氢能燃料电池商用车的研发。紧接着,是年5月,国家电投中央研究院控股、北京市未来科技城产业发展公司参股的氢能科技发展有限公司成立,承担以氢燃料电池为核心的氢能关键技术开发与产业化任务。

同年9月,国家电投与腾华氢能、博石资产签订协议,共同投资10亿元用于氢能产业投资基金,主要投资方向为氢能产业链创新企业,电能转换、转化及应用技术,清洁能源领域科研成果的产业化。10月,国家电投科学技术研究院与辽宁省朝阳市举行氢能源产业基地建设项目签约仪式,氢能源产业基地项目一期总投资11.3亿元,主要建设风电制氢应用示范及产业化项目、天然气掺氢应用推广示范项目、氢能交通和分布式供能示范及产业化项目。

有了上述科研、资本、示范项目等层面的储备后,2018年7月,国家电投的氢能业务规格升级,成立了以董事长钱智民挂帅的氢能工程领导小组,以加强对氢能技术研发、示范应用等工作的组织领导。此后,国家电投又马不停蹄,先后与巨化集团签署氢能合作协议;设立氢能科技发展有限公司宁波办事处,以重点推进双极板和氢燃料电池总装两条中试线、氢能产业园一期建设、氢能交通示范应用等项目实施;与北汽福田、亿华通签署战略合作协议,三方就推动京津冀地区氢能交通应用示范与推广达成合作共识。

国家电投氢能科技发展公司首席技术官柴茂荣近日在论述上透露,国家电投百千万燃料电池电堆项目将在今年内完成中试,并进行相关工艺放大验证及固化。到2020年,国家电投氢燃料电池关键零部件及系统产品将实现量产,并建成国家能源氢能研发(实验)中心,初步建成氢能检测鉴定实验验证平台;2025年将形成系列化电池产品及稳定的系统配套能力和原材料供应体系,验证平台发挥行业支撑作用。

另一方面,据澎湃新闻(www.thepaper.cn)了解,早在十年前西门子就已经启动对氢能的研究与应用,且正在探索以多能互补提高能效,为其能源业务注入新的活力。其中之一是以氢能串联起能源上下游产业链:在上游,西门子提供适合光伏和风能等可再生能源的发电和输配电设备及解决方案;在中游,提供高效电解水制氢的核心技术。在下游,由其提供适用于工业等领域的氢能应用设备,如可以使用氢气或氢气—天然气混合燃料的燃气轮机等。截至目前,西门子对氢能的综合应用在全球范围内已有多个案例。

在整条氢能产业链中,最核心的环节当属对氢气的制取。目前,电解水制氢的主要方式有碱液制氢法、高温固态氧化物制氢法及质子交换膜(PEM)电解水制氢法。西门子采用PEM电解水制氢技术,即在质子交换膜两侧连接电极,通电时,电极两侧会分别产生氢气与氧气。与碱液法相比,PEM法具有能量密度高、电解效率高、产出气体纯度高、安全性高和占地面积小等优势。此外,在光伏和风能等可再生能源的发电量波动时,PEM法也具有更快的响应速度。基于PEM电解水制氢技术,西门子推出了质子交换膜电解器产品系列,并已成功商用。

2018年,利用上述工艺流程的全球首个兆瓦级别电解水制氢工厂已在德国实现盈利:工厂内安装了三台西门子质子交换膜电解器,最大功率达6兆瓦。该项目中,园区内风机产生的电一部分被直接送入电网,另一部分则用于电解水制氢。得到的清洁氢气一部分注入当地输气管网,和管道内的天然气混合供用户使用,一部分会被运送至周边化工企业,还有一部分则会供给当地加氢站供氢燃料电池公交车等车辆使用。