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图说历史:能源70年发展中的氢能一隅
2019.09.27


      盛世华诞,举国同庆

  建国70年,沧海桑田。从1949到2019,我们见证了中国从落后到辉煌、从贫穷到富有。70年间,祖国变化令你我惊叹,祖国发展令万众感动。

  与祖国前进的步伐一致,我国能源领域同样发生了翻天覆地的变化,从“积贫积弱”的能源小国,不断奋进成为世界能源第一生产大国。

  辉煌70年,中国能源之变,不仅在数量,更在质量。能源科技日新月异、能源结构不断优化。新一轮能源革命下,以氢能为代表的新能源更是异军突起,消费更绿色、节能更明显。

  在能源发展实现历史巨变的今天,我们期待氢能新声继续唱响时代旋律。


  上周,国务院新闻办公室就新中国成立70周年能源发展成就举办发布会。国家能源局局长章建华在会上表示,新中国成立70年来,我国能源工业基础“一穷二白”发展成为世界能源生产第一大国,2018年,我国一次能源生产总量37.7亿吨标准煤,是1949年的158倍,年均增长7.6%。


  能源,是人类生存和发展的重要物质基础,是现代社会发展不可或缺的基本条件。70年来,我国能源在不断加强能源资源开发和基础设施建设的基础上,更注重能源发展质量和效率。在供给方面持续优化,形成了煤、油、气、核、新能源和可再生能源多轮驱动的多元供应体系。在能源消费方面,亦实现了从一煤独大到清洁绿色的巨大转变。


  其中,氢能作为清洁、高效的新能源在近年来大放异彩,为能源结构的低碳转型不断做出贡献。事实上,回顾能源发展的这70年,氢能的身影很早便出现在历史长河中。值此新中国成立70周年的盛世华诞,我们一起来捋一捋氢能的发展史。


  1975年1月25日,由当时的七机部第一研究院(今中国运载火箭技术研究院,简称“火箭院”)研制的我国首台预研型液氢液氧火箭发动机(以下简称“氢氧发动机”)全系统试车取得圆满成功,标志着我国在高性能低温发动机的设计、制造领域取得重大突破,为长征三号火箭的研制奠定了基础。

  而早在上世纪50年代末,钱学森等老一辈科学家就高瞻远瞩地开展了研制液氢、液氧发动机的准备工作。1965年,火箭院组建了氢氧发动机研究小组。当年9月,国防科委还部署了试验液氢贮箱、铁路运输液氢槽车的研制任务,并要求扩大液氢的产能,大大推动了低温推进剂技术的发展。


液氢、液氧是性能极高的运载火箭推进剂,

绿色、无污染。

在具有明显优势的同时,

也存在着温度极低、易燃易爆易挥发的缺点。

世界上仅少数几个国家能“驯服”液氢、液氧,

让它们为运载火箭提供强大的能量。


  1984年4月8日,我国用新型长征三号运载火箭将试验通信卫星“东方红2号”送入赤道上空的静止轨道运行,长征三号火箭三子级采用的就是上文所说的氢氧发动机。中国也因此成为世界上第三个掌握氢氧发动机技术的国家。



  2003年8月8日,国家863电动汽车重大专项“超越一号”燃料电池轿车整车项目通过科技部组织的2003—2004第一节点验收,这标志着我国已经研制成功拥有完全自主知识产权的汽车,与国际汽车界有了平等对话的机会。

  该项目是2001年9月启动的科技部“863计划”电动汽车重大专项中难度最大的燃料电池轿车的研发项目,由当时的同济大学副校长万钢领衔承担。该车使用的核心部件DC/DC变换器由中车集团旗下中车电动攻关研制。2018年,中车集团作为副理事单位之一加入中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟。


  2006年10月11日,由清华大学、奇瑞汽车、镇江江奎科技三方自主研发的“示范性氢燃料轿车研制项目”通过国家级专家组评审,标志着我国氢动力技术已达国际同步领先水平。专家组在评审时认为,该氢燃料轿车在运行过程中,攻克了国际上公认的技术难题,是一种真正实现零排放的交通工具,排放出的是纯净水,不产生任何废气,时速可达80公里。


  2006年,国务院发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006━2020年)》,该纲要旨在促进我国科学技术和国防事业、环境保护事业的创新发展。纲要的实施,关系全面建设小康社会目标的实现,关系社会主义现代化建设的成功,关系中华民族的伟大复兴。我国“十三五”国家科技创新规划也是以该纲要为重要依据进行编制。

纲要提出,氢作为可从多种途径获取的理想能源载体,将为能源的清洁利用带来新的变革,同时,氢能及燃料电池技术首次被列为“前沿技术”中的先进能源技术之一。


自1958年,

钱学森老前辈带领研究液氢近50年后,

我国第一次在国家级发展文件中提到氢能。

863计划的施行,

也加速了氢能及燃料电池技术的发展,

从此,产、学、研多方结合,

氢能发展开始逐步产业化、规范化。


  2007年6月18日,我国第一台自主研制的高效低排放氢内燃机在中国兵器装备集团公司成员企业长安集团公司点火成功。高效低排放氢内燃机项目是国家“863计划”惟一立项的氢燃料重点项目,第一台高效低排放氢内燃机成功点火为氢燃料内燃机产业奠定了坚实基础,标志着我国在这一领域已经进入国际先进行列。


  2008年4月20日,长安自主研发的中国首款氢动力概念跑车“氢程”震撼亮相北京车展,“氢程”氢动力概念跑车,采用国内第一款成功点火的氢内燃机作为动力,以氢能源为直接燃料,在一次性加足燃料的情况下,巡航距离可达230Km以上。该车预示着我国在氢能源汽车应用技术研究方面摆脱了跟踪式研究的被动局面,为氢能源在我国汽车上的应用打下了基础,也将进一步推动中国新能源技术取得更大突破。


  2013年,由西南交通大学历时4年自主研发,功率为150千瓦的我国首辆氢燃料电池电动机车“蓝天号”,在西南交大铁道专用线上成功运行。实现大功率环境下燃料电池、永磁同步电机等多项技术突破的该型机车,未来可广泛用于工程作业车、检修车和站场调车等轨道交通领域。

  该车采用150千瓦燃料电池作为牵引动力,2台120千瓦永磁同步电机作为牵引电机,设计时速每小时65公里、持续牵引力为20千牛、牵引重量200吨,装满氢气可轻载连续运行24小时。


  2010年7月,《中华人民共和国国家标准:加氢站技术规范(GB 50516-2010)》发布,这是我国首部关于加氢站的技术规范标准。该规范由中国电子工程设计院会同有关单位共同制定。编制组结合我国加氢站设计、建造的实际情况,进行了广泛的调查研究,收集整理了国内外在加氢站、氢气安全方面的标准规范和有关资料,认真总结我国在氢气安全、氢气加氢方面的经验,广泛征求有关单位的意见,最后经审查定稿。


我国首部关于加氢站技术标准的发布,

释放了国家系统规范发展氢能产业的信号。

此后,国家标准更是频频提及氢能相关技术。

氢能相关的国家政策也提上了日程。


  2014年,国务院办公厅发布《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》。计划明确指出要抓住能源绿色、低碳、智能发展的战略方向,围绕保障安全、优化结构和节能减排等长期目标重点发展相关领域。其中,“氢能与燃料电池”作为能源科技创新战略方向之一被列入该计划。


  2015年,《中国制造2025》发布,这是中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。其中规划了燃料电池车辆及制氢、加氢等配套设施的发展目标:到2020年,燃料电池堆寿命达到5000小时,整车耐久性到达15万公里,生产1000辆燃料电池汽车并进行示范运行;到2025年,制氢、加氢等配套基础设施基本完善,燃料电池汽车实现区域小规模运行。


  2016年,《能源技术革命创新行动计划(2016--2030年)》发布,为充分发挥能源技术创新在建设清洁低碳、安全高效现代能源体系中的引领和支撑作用,规划了能源技术革命重点创新路线图,部署了15项具体任务,“氢能与燃料电池技术创新”位列其中。这标志着氢能已经纳入我国能源战略。


  2016年,《“十三五”国家科技创新规划》提出开展氢能技术领域的系统、部件、装备、材料和平台的研究要求,要将开发氢能、燃料电池等新一代能源技术作为发展引领产业变革的颠覆技术之一加以规划,布局新兴产业前沿技术研发,赢得竞争优势。


  2016年,《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》发布。《蓝皮书》深入剖析了我国氢能产业基础设施的发展现状、存在的问题及发展前景,明确了我国氢能产业基础设施在近期(2016-2020年)、中期(2020-2030年)和远期(2030-2050年)三个阶段的发展目标和主要任务,首次提出了发展路线图,并就加快发展氢能产业基础设施提出了政策建议。


  2017年,《汽车产业中长期发展规划》发布。规划在路线上,要以新能源汽车和智能网联汽车为突破口,引领整个产业转型升级。其中,氢燃料电池汽车作为新能源汽车产业发展的战略作用、发展思路、规划目标和政策导向被再次明确。规划从氢燃料电池的发展技术路线、核心技术攻关、全产业链产业化突破及燃料电池汽车商业化示范等方面指明了发展方向。


  2018年2月,中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟成立。联盟致力于成为推动我国氢能与燃料电池产业实现跨学科、跨行业、跨部门协同创新、资源整合、推广应用、交流宣传的国家级高端交流与合作平台,为我国氢能产业发展与氢能社会构建贡献力量。同时为解决世界能源安全,提供清洁高效能源技术,推动能源生产和消费革命贡献中国智慧,提出中国方案、发出中国声音。


  2019年3月15日,国务院新闻办举行吹风会,就2019年《政府工作报告》的83处修订进行了解读。修改主要集中在六方面,其中在持续释放内需潜力方面,强调“推动充电、加氢等设施建设”等内容,这是氢能首次被写入政府工作报告。


在国家政策不断利好的前提下,

各地氢能及燃料电池示范项目遍地开花,

整个产业链发展热情空前高涨,

氢能及燃料电池论坛、展会此起彼伏。



中国氢能源及燃料电池产业白皮书发布


山东氢能源及燃料电池产业联盟成立


长三角氢能产业联盟成立


佛山(云浮)氢能产业园


仙湖氢谷


如皋氢能小镇


如皋加氢站


上海安亭加氢站


国内首座油氢合建站


国内首条氢能有轨电车


张家口氢能大巴


格罗夫氢燃料电池汽车


  新中国成立70周年能源发展成就报告中写到,当前世界能源格局深刻调整,应对气候变化提上议程,能源治理体系加速重构,新一轮能源革命蓬勃兴起。随着我国经济发展步入新常态,能源转型变革任重道远。


  《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》中明确了氢能的定位:氢能是构建现代能源体系的重要方向,是中国能源结构由传统化石能源为主转向以可再生能源为主的多元格局的关键媒介。


  立足70年,能源发展实现了历史巨变;面向未来,中国氢能产业要担负起引领产业转型升级和生态文明建设的双重使命,唱响低碳时代的新旋律。


  在举国欢庆祖国70周年华诞的同时,我们也衷心祝福和期待氢能在祖国的现在与未来留下浓墨重彩!