在海拔2198米的小海坨山間，一段7.5公里盤(pán)山路上集中了14個(gè)“胳膊肘彎”，海拔從900米上升至1480米，蜿蜒曲折、崎嶇險峭。這是延慶冬奧村抵達國家高山滑雪中心的地面路徑。

北京冬奧會(huì )期間，搭載國家電投“氫騰”燃料電池的氫能大巴穿梭其間，以“零事故、零故障、零失誤”的穩定表現，完成了一次華麗亮相。這是冬奧會(huì )歷史上第一次大規模使用氫燃料電池汽車(chē)作為主運力，也是國產(chǎn)自主研發(fā)氫燃料電池汽車(chē)第一次和國際巨頭在同一賽道上競爭。

“清潔能源是公司未來(lái)的主要發(fā)展方向。國家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃的發(fā)布，為我們開(kāi)展氫能利用技術(shù)自主創(chuàng )新，實(shí)現可再生能源規?；l(fā)展提供了機遇。我們將扛起能源革命中的央企責任，繼續做清潔低碳能源轉型的排頭兵?！眹译娏ν顿Y集團有限公司董事長(cháng)錢(qián)智民說(shuō)。

先機：考驗的是戰略眼光

2015年7月，中國電力投資集團公司和國家核電技術(shù)有限公司實(shí)施重組，成立國家電投。彼時(shí)，國家電投清潔能源占比已是行業(yè)第一，兩家能源央企的強強聯(lián)合，又使其成為國內同時(shí)擁有風(fēng)、光、水、火、核、氣、生物質(zhì)發(fā)電的綜合能源企業(yè)。但他們不甘于此，而是將目光瞄準了“未來(lái)的能源”。

在錢(qián)智民看來(lái)，當解決了能源供應問(wèn)題之后，能源的安全、利用效率，以及衍生的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題就變得尤為重要，發(fā)展氫能將是未來(lái)能源低碳轉型的重要路徑。

為什么是氫能?放眼能源行業(yè)，我國擁有豐富的可再生能源和綠電制氫優(yōu)勢。同時(shí)，近年來(lái)隨著(zhù)光伏、風(fēng)電裝機總容量增加，一些地區由于電力消納能力不足，存在棄風(fēng)棄光問(wèn)題。利用電解水制氫，將電能轉化為氫能儲存起來(lái);在電力輸出不足時(shí)，儲存起來(lái)的氫能再利用燃料電池等發(fā)電回饋電網(wǎng)，既能解決可再生能源發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題，也能提高能源利用效率。

“通過(guò)構建可再生能源發(fā)電與氫能供給的‘電—氫體系’，在供給側推動(dòng)可再生能源規劃發(fā)展，在消費側實(shí)現交通、分布式供能等領(lǐng)域的化石能源替代，這將有力推動(dòng)能源時(shí)空轉型和區域平衡，保障國家能源供應，實(shí)現碳中和?！卞X(qián)智民說(shuō)。

從2016年起，在風(fēng)電、光伏領(lǐng)域搶占先機的國家電投，開(kāi)始前瞻性地布局氫能、儲能等當時(shí)很多企業(yè)看不準、不敢碰的新領(lǐng)域。2017年5月，在能源央企中率先成立首家氫能專(zhuān)業(yè)化子公司——國家電投氫能科技發(fā)展有限公司(以下稱(chēng)“國氫科技”)，專(zhuān)注于燃料電池研發(fā)、多應用場(chǎng)景的氫動(dòng)力系統開(kāi)發(fā)、先進(jìn)儲能技術(shù)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等。

正是憑借這樣的“膽大心細”，過(guò)去6年間，國家電投在清潔能源技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)項目實(shí)施方面取得了一系列突破——光伏發(fā)電裝機、新能源發(fā)電裝機、可再生能源發(fā)電裝機三項指標躍居世界第一;“氫騰”燃料電池實(shí)現了全產(chǎn)業(yè)鏈自主化創(chuàng )新……

“同傳統能源相比，我國可再生能源資源豐富，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢明顯。在氫能時(shí)代，中國企業(yè)一定要抓住換道超車(chē)的機遇?！眹译娡稇鹇砸巹澆扛敝魅紊陚|說(shuō)。

創(chuàng )新：從零開(kāi)始的勇氣

燃料電池電堆，被稱(chēng)為氫能汽車(chē)的“心臟”。北京冬奧會(huì )期間，海拔2000多米的延慶賽區，冬季夜間氣溫在零下30攝氏度以下，搭載“氫騰”燃料電池的大巴經(jīng)受住了低溫、陡坡等重大考驗。從材料到零部件，再到燃料電池電堆，均由國家電投自主研發(fā)。

回望5年前，這一切還難以想象。在國氫科技成立的2017年，我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)幾乎一片空白。上游原材料供應不成體系;下游應用場(chǎng)景遠未打開(kāi);更困難的是，一系列核心技術(shù)被“卡脖子”，催化劑、質(zhì)子交換膜(PEM)、雙極板等關(guān)鍵零部件幾乎全靠進(jìn)口。

“中國想要擁有自己的氫燃料電池技術(shù)，只能從零開(kāi)始?！敝剂想姵貙?zhuān)家柴茂榮正是在那時(shí)回國，加入國氫科技成為首席技術(shù)官，帶領(lǐng)一支30多人的初始團隊，圍繞核心環(huán)節、關(guān)鍵零部件展開(kāi)攻關(guān)，誓要實(shí)現燃料電池的全產(chǎn)業(yè)鏈自主化。

從無(wú)到有，這注定是一場(chǎng)時(shí)間與耐力的比拼。2021年12月，國氫科技30萬(wàn)平方米質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)，一舉打破國內質(zhì)子交換膜市場(chǎng)被國外廠(chǎng)家長(cháng)期壟斷的局面。

“質(zhì)子交換膜是氫燃料電池中的關(guān)鍵材料，作用是傳輸質(zhì)子，阻擋電子和氫氣穿梭，其地位相當于芯片中的光刻膠?！眹译娡稓淠芸萍及l(fā)展有限公司燃料電池技術(shù)部主任周明正說(shuō)，此前，我國所用的質(zhì)子交換膜幾乎全靠進(jìn)口，1平方米(重20多克)的價(jià)格堪比同等重量的黃金。

在將近兩年時(shí)間里，國氫科技研發(fā)團隊“死磕”質(zhì)子交換膜難題，最終攻克樹(shù)脂分散及浸潤技術(shù)，研發(fā)出高電導率、高耐久性、低溶脹的質(zhì)子交換膜，部分指標達到世界領(lǐng)先水平，價(jià)格卻只有國外同類(lèi)產(chǎn)品的一半?！澳壳拔覀円言诖蠊β嗜剂想姵仉姸阎袘?，并接獲多家公司采購訂單，燃料電池核心材料產(chǎn)業(yè)大步向前邁進(jìn)?！敝苊髡f(shuō)。

雙極板被稱(chēng)之為電堆的“骨架”，在燃料電池中起著(zhù)支撐膜電極、為燃料氣體及冷卻液提供通道的作用。近幾年，國外企業(yè)研制出鈦合金雙極板，啟動(dòng)快、強度高、抗腐蝕性能強，但沖壓成型難。如果中國企業(yè)無(wú)法制造，就只能依賴(lài)進(jìn)口。

國氫科技決定從最基礎的金屬冶煉做起，一爐爐進(jìn)行鈦材冶煉試驗，相繼攻克沖壓用鈦箔材，突破薄板壓延、焊接、表面鍍膜等工藝難題，開(kāi)發(fā)出耐腐蝕性強的鈦基雙極板。2020年，鈦基雙極板生產(chǎn)線(xiàn)建成投產(chǎn)，國家電投成為全球第二個(gè)掌握鈦雙極板全套生產(chǎn)工藝的公司。

質(zhì)子交換膜、雙極板、催化劑、擴散層、膜電極、電堆、空壓機、氫循環(huán)泵/引射器……5年間，燃料電池的八大關(guān)鍵部件，一個(gè)一個(gè)被攻克，國家電投實(shí)現了從材料到零部件再到燃料電池電堆和系統的全線(xiàn)自主化。

布局：選擇一條更難的路

“氫騰”燃料電池的科技攻堅之路，只是國家電投發(fā)力全產(chǎn)業(yè)鏈自主創(chuàng )新，打破國外技術(shù)壟斷的一個(gè)縮影。

近年來(lái)，從全產(chǎn)業(yè)鏈布局的戰略高度出發(fā)，國家電投從能源線(xiàn)和產(chǎn)品線(xiàn)兩方面統籌氫能業(yè)務(wù)發(fā)展。在能源線(xiàn)方面，協(xié)同推進(jìn)可再生能源發(fā)電與制氫、加氫站建設及氫能綜合利用。在產(chǎn)品線(xiàn)方面，布局可適用于風(fēng)光制氫的質(zhì)子交換膜制氫裝置，加大燃料電池關(guān)鍵核心研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化等，覆蓋了從科技研發(fā)、產(chǎn)品到市場(chǎng)轉化的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

“如果只是單點(diǎn)突破，只需要應對局部挑戰，如果全產(chǎn)業(yè)鏈布局就必須應對全方位挑戰。這對企業(yè)來(lái)說(shuō)或許是選擇了一條更難的路，但作為能源央企，這種責任無(wú)可回避。只有將產(chǎn)業(yè)鏈牢牢掌握在自己手中，才能避免在國際上受制于人?！眹译娡稓淠芸萍及l(fā)展有限公司總經(jīng)理張銀廣說(shuō)。

全產(chǎn)業(yè)鏈布局，難在哪里?難在氫能產(chǎn)業(yè)鏈長(cháng)并且環(huán)節眾多。氫能源的利用要從氫的制備開(kāi)始，經(jīng)過(guò)制備氫、儲存氫、運輸氫到最后分配氫、使用氫，“制、儲、運、用”每個(gè)環(huán)節的科技含量都很高，而其中最核心的環(huán)節當屬氫氣的制取。

目前，世界主流的制氫方式存在三種技術(shù)路線(xiàn)，即石油、天然氣、煤炭等化石能源重整制氫，工業(yè)副產(chǎn)品提純制氫以及電解水制氫。其中，質(zhì)子交換膜電解水制氫具有能量密度高、電解效率高、氣體純度高等優(yōu)勢，但技術(shù)難度也最高。

在位于北京市延慶區的國家電投氫能創(chuàng )新產(chǎn)業(yè)園，一套由3個(gè)高5.6米、長(cháng)10米模塊組成的橇裝式質(zhì)子交換膜純水電解制氫設備矗立于園區之內。國家電投中電智慧綜合能源有限責任公司副總經(jīng)理孫向東說(shuō)，這是國內首臺(套)兆瓦級新型電解水制氫裝置。通過(guò)與德國西門(mén)子能源公司的合作，企業(yè)走過(guò)了技術(shù)引進(jìn)、消化吸收的階段，如今在部分關(guān)鍵制氫技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)有了比肩國際巨頭的能力。

加氫站是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節，也是氫能實(shí)現大規模利用的關(guān)鍵。在國家電投旗下的中關(guān)村延慶園加氫站，工作人員現場(chǎng)向記者演示了加氫過(guò)程。一輛氫燃料大巴，一次加滿(mǎn)氫能只需10分鐘，續航能力可達到400公里，節省燃油約80公斤。

孫向東說(shuō)，這座加氫站在北京冬奧會(huì )和冬殘奧會(huì )期間，累計為73輛氫燃料客車(chē)提供了近700臺次加注服務(wù)，實(shí)現柴油替代35噸，減排二氧化碳120噸，未來(lái)這里將成為延慶區重要的氫能交通基礎設施之一。

“持續創(chuàng )新是我們最核心的競爭力。即便如今我們已經(jīng)攻克了產(chǎn)業(yè)鏈上許多‘卡脖子’技術(shù)和難題，但我們仍著(zhù)眼產(chǎn)業(yè)新趨勢，儲備新技術(shù)?！睂O向東說(shuō)。

開(kāi)拓：落地的才是真實(shí)的

從氫能交通開(kāi)始，國家電投力圖打開(kāi)氫能廣闊的應用空間。近年來(lái)，公司系列關(guān)鍵技術(shù)的突破，為傳統交通抹上了“新綠”：氫能大巴落地，燃料電池汽車(chē)續航里程更長(cháng)、環(huán)保性能更優(yōu);氫能無(wú)人機起飛，重量輕、噪音低、零碳排放;全國首臺氫能機車(chē)試運行，可降低長(cháng)距離、高負荷交通運輸對傳統油氣燃料依賴(lài)……

“氫能產(chǎn)業(yè)鏈長(cháng)、利用領(lǐng)域廣，在電力、化工、冶金等領(lǐng)域都擁有豐富的想象空間?！睆堛y廣說(shuō)，圍繞氫能的“長(cháng)價(jià)值鏈”，國家電投擘畫(huà)出清晰的戰略路線(xiàn)圖：打造氫能源生產(chǎn)和供應體系，提供燃料電池及相關(guān)終端應用產(chǎn)品，并提供面向用戶(hù)的綜合解決方案。

技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)拓展，離不開(kāi)人才、資金各類(lèi)要素的集聚。國家電投始終重視人才培養，僅國氫科技就擁有3位院士組成的專(zhuān)家顧問(wèn)團隊和百余人的骨干研發(fā)團隊，其中碩博及以上學(xué)歷者占比超過(guò)90%?！?年來(lái)，國氫科技瞄準行業(yè)前沿技術(shù)，不斷加大研發(fā)投入?！辈衩瘶s感慨，正是公司這股自主創(chuàng )新的決心，讓研發(fā)團隊滿(mǎn)懷希望，堅定信念勇往直前，立志開(kāi)拓出廣闊的氫能應用前景。

氫能能量究竟有多大?目前沒(méi)有終極答案。但可以確定的是，每一次技術(shù)突破，每一條生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)，都讓人們離“氫生活”更近了一些，讓中國企業(yè)在搶占全球“氫競爭”制高點(diǎn)中更快了一步。作為氫能科技前行者，國家電投的開(kāi)拓創(chuàng )新沒(méi)有止境，依然在路上。