引領能源結構跨時代變革——看河鋼如何以氫能重卡構建氫能產業生態圈

2022-09-20 10:25:00

中國冶金報中國鋼鐵新聞網

記者劉加軍實習記者賈林海報道

實習記者朱亞明攝影

　　2020年8月，全國鋼鐵行業第一座固定式加氫站在河鋼集團（以下簡稱河鋼）邯鋼公司正式投入運營，同時配套1400標準立方米/小時制氫工廠至加氫站的輸氫管道投入使用。同年12月底河鋼集團唐鋼公司的第二座加氫站投運；

　　2021年7月，鋼鐵行業第一批35輛氫能重卡大規模投入運營，走出零排放物流模式；

　　2022年4月，河鋼與其他企業就曹妃甸到遷西全氫能運輸簽訂協議，成為鋼鐵行業第一條氫能物流外包項目；

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　　“河鋼長期堅持綠色、低碳發展的理念，打造出世界最清潔鋼廠；河鋼有制氫技術，有充足的氫源，還有豐富的重卡使用場景，于是便探索并實踐氫能產業發展以及其在冶金行業的應用，包括氫能物流、氫冶金等?！?月15日，《中國冶金報》記者來到河北唐山海港經濟開發區，河鋼工業技術服務有限公司（以下簡稱河鋼工業技術）能源事業部常務副部長吉洪潮向我們道出了河鋼“氫”的數個“第一”。

2020年8月28日，河鋼集團首座加氫示范站在邯鄲投運。這是我國鋼鐵行業首個固定式加氫示范站，實現了國內49噸氫燃料電池重卡同步運營。

　　此前的2019年11月7日，時任世界鋼鐵協會第41任主席的河鋼集團董事長、黨委書記于勇在接受《中國冶金報》記者專訪時指出：世界鋼鐵的發展正由中國引領。未來，在重大技術改造、能源介質、重大工藝革新上，要有“中國印記”。

　　顯然，今日河鋼在布局氫能產業與綠色低碳發展的時代命題上，已經走在了先行者的位置上，正在引領著冶金能源結構的跨時代變革。

　　多元化制氫——奠定氫能產業發展基石

　　氫是地球上最豐富也是最清潔的元素，燃燒后的物質是水。不過，在自然界中卻基本沒有純氫存在，最常見的含氫物質就是水。那么，鋼鐵工業發展氫能，氫從哪里來？

　　據河鋼工業技術能源事業部高級經理陳波介紹，我國目前國內主要氫氣來源是煤制氫、天然氣和甲醇重整制氫、工業副產氣提純制氫和電解水制氫。其中，電解水制氫的氫氣品質最好，但成本也是最高的。

　　焦爐煤氣提純制氫是鋼鐵行業的主要氫氣來源。“生產一噸焦炭可產焦爐煤氣410立方米，河鋼擁有豐富的工業副產氫資源。制氫工廠的建設和多元化制氫的布局為區域提供了高品質、低成本的可靠氣源保障?！痹诩槌笨磥?，大量的副產氫資源是河鋼發展氫能的底氣。

　　“以每輛氫能重卡車每天消耗40公斤氫氣測算，目前的河鋼副產氫氣潛在產能可滿足近2萬輛氫能重卡連續不間斷跑一年的加氫需求?！奔槌北扔髡f。

　　通常純度等于或高于99.999%的氫氣，被稱為高純氫。目前，河鋼在河鋼集團唐鋼公司和河鋼集團邯鋼公司已分別建成一套制氫能力分別為1400標準立方米/小時和1600標準立方米/小時的中小型制氫裝置，氫氣純度就以高純氫為標準。

　　“另外，河鋼集團唐鋼氣體公司在唐山也投運了一套LNG聯產氫氣生產裝置，氫氣產能達到1000標準立方米/小時。”吉洪潮繼續介紹道，這套裝置可以為唐山地區前期氫能重卡的商業化運營提供階段性的氫氣保障。

2021年7月5日，河鋼集團唐鋼公司加氫站及30輛氫能重卡投運。

　　從鋼鐵行業整體來說，我國每年有4億噸以上的焦炭產能，1640億立方米焦爐煤氣，其中有約900億立方米低成本、副產氫氣。

　　陳波也直言，焦爐煤氣制氫技術路線目前已非常成熟，但在制氫效率、氫氣純度、降耗降本、催化劑效率等方面仍有較大的提升空間，“河鋼將與相關企業合作，在現有基礎上，進一步開發低成本制氫技術、降低電耗技術、降低投資設備成本技術等?！?/div>

　　可以說，河鋼的實踐已經為鋼鐵行業蹚出了一條低成本制氫之路，并將進一步提升成本競爭力。

　　利用太陽能、風能等可再生能源電解水制氫，就是所謂的“綠氫”，目前方興未艾。不久前，隨著河鋼與寶馬展開合作消息釋出，“綠鋼”一詞刷屏朋友圈，與其緊密相關的兩個詞條即是“綠電”和“綠氫”。從河鋼氫能產業整體發展來看，提高“綠氫”供應比的關鍵措施就是推進風光荷儲一體化建設。

　　“采用風、光、水等可再生能源電力電解水制氫，具有可持續、無污染、零碳排放等優勢，在適用性、環境效益和能源效率等方面均具有技術優越性?！奔槌北硎荆@種制氫技術將是未來主流的發展趨勢。

　　為此，河鋼將發揮張家口風電及光伏可再生能源豐富的優勢，在河鋼集團張宣科技加快實施全球首例120萬噸氫冶金示范工程，建設風、光可再生能源制綠氫的工廠。

2021年5月10日，河鋼宣鋼氫能源開發和利用工程示范項目開工儀式舉行，標志著全球首例氫冶金示范工程正式啟動建設。

　　氫氣來源及技術有了，接下來要解決“夠不夠用”的問題。

　　“我們計劃到2025年，在京津冀地區建設不少于10座的制氫工廠，多元化制氫能力達到43萬標準立方米/小時?！标惒ń榻B，氫氣供應能力將輻射京津冀區域及周邊地區。

　　氫能重卡——打造京津冀新能源運輸網絡

　　在京津冀地區，柴油車對環境的影響是長期存在的突出問題，尤其是在港口、碼頭、工業園區等區域，重型柴油車密集。據統計，柴油貨車保有量雖然只占全國汽車總量的7.9%，但其一氧化碳、碳氧化合物、氮氧化物、顆粒物的排放量卻分別占汽車排放總量的10%、18.8%、60%、84.6%以上。能否從源頭上控制污染、讓環保壓力本就不小的京津冀喘一口氣？

　　河鋼找到了柴油車的最佳替代者，即氫能重卡——加的是氫，產的是電，排的是水。

　　但是，一項新技術的應用是否成功，最核心、最關鍵的因素在于成本。因此，氫能重卡的成本始終是其與柴油重卡、電動重卡相比較最多的問題。

　　“從運營端來看，今年5月份以后，氫能重卡運營成本已經與柴油車持平了；如果柴油價格保持現狀，后期氫能重卡隨著氫氣成本的進一步降低，其運營成本將明顯低于柴油車?！奔槌边M一步分析，“不過，與電車相比，從百公里能耗來看，氫能重卡與電車還有80元的差距，不過這一部分的差距在制氫工廠規?；懂a后將明顯縮小?！?/div>

　　除了技術進步本身降低氫氣生產成本外，在運輸方面：一是通過制氫本地化，降低氫氣運輸成本；二是通過管道輸送，降低氫氣運輸成本。“至少降低6元/公斤氫氣運輸成本，可以進一步將氫氣價格降低至22元/公斤，”吉洪潮認為。

　　“從購車端來看，目前氫能重卡的價格優勢并不明顯?！奔槌碧寡?，“原因在于：一方面，氫能重卡制造銷售規模還沒上來，規模上來后整車制造價格相對就會下降。另一方面，氫燃料電池成本隨著技術升級及國產化降得非?？欤@一部分成本降下來后，氫車價格可做到與電車價格基本相當?！?/div>

　　“我們預判，2023年—2024年，氫能重卡的全生命周期成本將與柴油車持平?！标惒ㄕJ為。

　　“雖然目前氫能重卡在成本方面較柴油車、電車更高，但一系列補貼、獎勵、碳匯等政策也已在陸續出臺中。受限于加氫基礎設施、氫氣供給等因素，短期內氫車和電車仍將保有各自優勢?！奔槌闭J為，氫車是最終選擇。

9月16日晚，中國冶金報社記者深入河鋼集團實地采訪。

　　記者在加氫站看到，搭載10瓶組35兆帕車載儲氫系統的氫能重卡從駛入加氫站到加完氫氣駛出加氫站，只需要15分鐘即可完成加注。

　　“我們做過一個經濟模型測算：在長距離運輸方面，氫能重卡優于電車，短道則應用電車。從經濟性來說，由于電車需要更長的充電時間，這導致其實際使用效率遠低于氫能重卡，綜合測算，兩者經濟性相差不大?！标惒ㄕf。

　　氫能重卡推廣應用的另一大前提，是加氫網絡的布局。“2020年8月28日，河鋼第一座加氫示范站在河鋼集團邯鋼公司廠區內投運。這座加氫示范站的建成為我國氫能產業的發展開辟出一條除城市公交、城市物流外，全新的服務于工業企業的重卡運輸示范道路。”吉洪潮認為。

　　2020年12月，河鋼第二座加氫站在位于唐山的河鋼集團唐鋼公司投運。除了有距離運輸場景近的地理優勢外，加氫站選址唐山的另一大原因在于，唐山有制氫工廠，百公里范圍內氫氣運輸較為便捷。

　　為此，河鋼將加快布局加氫站網絡，實現“兩橫、一縱、一沿線”加氫網絡布局，推動京津冀地區的“柴改氫”進程實現突破性進展。唐山地區2022年底將完成10座加氫站建設，到2025年，初步構建加氫站網絡，建設不少于30座加氫站。

　　“僅唐山市就注冊有重卡8萬余輛。唐山市對環境治理的力度不斷加大，雖然現在鋼廠正在逐步退城搬遷，但實現碳減排還要從根本上解決，氫能重卡應用對整個京津冀地區乃至全國的環境改善都是非常必要的?！标惒ㄑa充說道。

　　氫能物流是最為高效和切實可行的實施路徑。

　　記者來到加氫站時，一輛49噸級氫能重卡正在通過35兆帕加氫機進行加注。大約一刻鐘的時間，30多公斤的氫氣就注入到了氫能重卡的儲氫瓶中。

　　“在這座加氫站建設的基礎上，河鋼集團唐鋼公司氫能專線投入運營?！奔槌苯榻B，這條氫能專線不僅助力了河鋼唐鋼環保評A，也是我國首條市場化、商業化運營的氫能專線。

　　在這條氫能專線的基礎上，河鋼還推廣了另外2條氫能專線。“不同于第一條氫能專線往返距離只有25公里，另外2條都是中長途運輸距離，往返距離在150公里左右?！奔槌苯榻B，無論是中短途還是中長途，都驗證了氫能車輛的可靠性。

　　氫能專線的投運徹底解決了電動重卡續航里程“焦慮”和運輸效率不高的問題，充分體現了氫能重卡的優越性。目前，運行車輛氫耗逐步降低，加氫站的運行效率也不斷提升，車輛的運行效率也越來越高。

　　目前，河鋼集團運營了3條氫能重卡運輸專線，合計推廣運行50輛49噸氫能重卡。累計加氫314.7噸，運輸310萬噸，行駛里程258萬公里，平均氫耗12.2公斤/100公里，CO2減排約6500噸，顆粒物減排52噸。

2021年9月30日，河鋼工業技術與中溶科技簽訂氫能技術戰略合作協議。

　　河鋼陸續拓展集團內部和津西鋼鐵、東海鋼鐵、燕山鋼鐵、唐山港集團等企業新能源運輸業務，形成重點行業、重點企業的新能源運輸網絡；將打通唐山京唐港至承德、唐山至天津等京津冀城際新能源運輸線路，構建京津冀一體化新能源運輸網絡。

　　“2022年底，河鋼推廣運營49噸氫能重卡運營數量將達到1000輛，成為氫能重卡運營市場的引領者?！奔槌闭f。

　　目前，河鋼本著“以技術創新為核心驅動力”的發展理念，全面推進“一院（中心）、一平臺、十基地、三十站、萬臺車”進程，實現氫的制、儲、運、加、用等氫能關鍵技術產業化應用。

　　一張覆蓋京津冀地區的巨大新能源運輸網正在逐步形成。

　　各顯其能——共建高質量氫能產業生態圈

　　“近年來，河鋼不斷探索創新氫能車輛運營商業模式，聯合產業鏈上下游企業，為企業提供切實可行的氫能車輛應用方案?！奔槌钡莱隽撕愉摎淠苤乜☉玫倪h景目標——構建高質量氫能產業生態圈。

　　一個產業生態圈，至少包括生產、儲存、運輸、研發、應用等完整的環節。

　　“以河鋼為主導的氫能產業生態圈各部分是一種團結協作、優勢互補的戰略合作關系?！标惒ㄕJ為，在這個產業生態圈中，車輛主機廠和核心零部件企業提供了性能可靠且具有成本競爭優勢的氫能車輛；金融合作方為購車提供資金支持，并為用戶提供了適用不同商業模式的金融方案；河鋼聯合對氫能重卡具有豐富運營經驗的企業，共同提供車輛運營服務；應用端企業不僅能滿足鋼鐵主業生產，還能滿足碳減排需求。

2021年8月28日河鋼工業技術與津西鋼鐵簽定氫能技術戰略合作協議。

　　河鋼開拓外部市場的第一顆碩果結在了津西鋼鐵。2021年8月28日，河鋼工業技術與河北津西鋼鐵集團股份有限公司舉行氫能產業合作協議簽約儀式，雙方就氫燃料電池重卡推廣應用、加氫基礎設施建設、氫氣供應等達成一致合作意見，雙方共同推動氫燃料電池重卡應用推廣。

　　“這條專線的建成得益于很多合作單位的共同支持。氫能重卡運行成本相較油車、電車較高，所以要真正的商業化運營必須產業鏈企業共同合作才行。從北汽福田、開沃汽車、三一重工等主機廠到燃料電池領域的億華通、北京氫璞創能、東方電氣、未勢能源、上海重塑，再到儲氫瓶生產廠的安瑞科等企業，各個企業共同協作，實現了車輛購置成本和運營成本的大幅降低，合力打造了這條氫能專線。”陳波感慨。

　　“目前，我們為津西鋼鐵建設的2座加氫站正在穩步推進中，可以滿足50輛氫能重卡的加注需求?！奔槌苯榻B了近期在市場開拓方面取得的成績，“今年上半年，我們河鋼工業技術在集團內部與5家子、分公司達成氫能戰略合作或簽訂了綠色智慧物流總包服務協議，同時還吸引了東海鋼鐵集團等10余家企業伸出橄欖枝?！?/div>

　　在加氫網絡的建設方面，河鋼選擇了中石油作為合作伙伴?！敖衲?月份，河鋼與中國石油聯合成立河北昆侖大河新能源有限公司，重點推進河北省加氫基礎設施建設，以唐山為起點，圍繞省內主要物流運輸通道、港口等，在全省范圍內建設市場化運營的加氫站100座以上，預計到2022年底，49噸氫能重卡運營數量將達到1000輛。”吉洪潮對氫能網絡建設充滿期待。

　　可以預見，未來在高速公路的加油站、服務區旁，也會有加氫站，加氫會像加油一樣便捷。

　　在管道運輸方面，河鋼工業技術與中國石油天然氣管道工程有限公司共同規劃唐山市管道輸氫線路。以唐山制氫工廠為中心，建成輻射遷安、遷西、灤縣、曹妃甸和京唐港的輸氫管道局域網，覆蓋唐山地區重點物流運輸線路。同時，配合液氫和固態儲氫等多元化氫氣運輸模式，有效降低不同場景運輸成本。

2021年7月5日，河鋼集團氫能重卡投運全國首發式在河鋼集團唐鋼新區舉行，標志著我國首條市場化運營的氫能重卡運輸線正式投運。

　　當前，在全球能源向清潔化、低碳化、智能化的發展趨勢下，河鋼一直是氫能產業的倡導者和踐行者，河鋼正以氫氣制備、氫氣儲運、氫能物流、氫冶金等全流程項目建設為突破口，加快打造全國最具代表性和示范性的氫能利用產業體系。

2022年9月2日，首屆世界氫冶金技術交流大會在河北省崇禮舉行。

　　正如于勇所言，“僅僅鋼鐵生產過程本身的綠色化是遠遠不夠的，只有從源頭——制氫開始，實現綠色生產，才能真正實現綠色發展?！?/div>

　　2022年9月2日由河鋼集團承辦、以“氫啟未來”為主題的氫冶金標準聯合工作組成立暨首屆世界氫冶金技術交流大會在張家口崇禮舉辦。會上河鋼集團向行業展示了河鋼在氫能應用特別是氫冶金方面的探索和實踐。氫冶金技術的創新與應用，將帶來傳統鋼鐵冶金技術的革命性變革，使得鋼鐵生產擺脫對化石能源的絕對依賴，從源頭上解決碳排放的問題。顯然，在氫冶金方面，河鋼已經為世界鋼鐵的綠色發展打上了“中國印記”。

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯：張雨恬

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