進去的是氫氣，排放的只有水——頗具未來感的氫能汽車已加速來到我們身邊。雙碳目標倒逼機制下，氫能被視為最具發展潛力的清潔能源之一，氫能產業近年來也步入“黃金發展期”。
北京作為國內氫能產業鏈最完整的地區之一，已初步完成從源頭技術創新到產業化應用的試點探索，基本實現氫能產業“從1到10”的突破，在科技創新、產業基礎、市場應用、政策環境和支撐要素等方面具有全國領先優勢，將為北京綠色可持續發展提供澎湃動能。
產業集聚發展
“一南一北”布局初步形成
京南，依托大興、房山和經開區，構建氫能全產業鏈生態系統，建設高端裝備制造與應用示范區;京北，以昌平“能源谷”為核心，打造氫能產業關鍵技術研發和科技創新示范區。北京“一南一北”的氫能產業集聚發展格局已初步形成。
北京西南部，燕山石化1萬標準立方米/小時氫氣提純設施完善項目正在加速推進。該項目是2024年北京市重點建設項目之一，今年3月啟動，眼下已進入大型設備安裝階段，預計今年底就能建成。“屆時，我們的供氫能力將從目前的每天4噸，大幅提升到24噸!”項目負責人對此滿懷期待。
因為服務北京冬奧會的機緣，燕山石化建成了2000標準立方米/小時氫氣新能源裝置。這里生產的氫氣，不僅點燃了“鳥巢”的冬奧會主火炬，實現冬奧史上首次火炬零碳排放，還驅動著大批氫能汽車穿梭于冰天雪地，為冬奧會提供交通服務保障。
如今，作為北京地區最大的供氫點，燕山石化正源源不斷為北京及周邊地區提供氫能供給。今年上半年，公司已累計向京津冀地區供應氫能659.14噸，較去年同期大幅增長34.2%。
豐富的氫源供應優勢，讓與燕山石化相距不遠的中關村(房山)氫能產業園加速發展。產業園自2021年6月獲批建設，僅3年多，入駐園區的企業已由最初的十幾家，發展到目前的50余家，全部為氫能產業鏈企業。
科技創新成果不斷涌現，場景應用越來越豐富，園區已成為具備氫能制、儲、輸、用完整供應體系的產業園。其中北京氫燃科技的氫內燃機測試平臺項目，主要開展乘用車、商用車主流氫內燃機先期技術開發、標定、可靠性試驗測試，有望盡快形成產業規模。
大興國際氫能示范區也呈現產業集聚發展的良好態勢。示范區圍繞氫能制、儲、運、加和燃料電池關鍵零部件產業鏈打造產業生態，目前已有超200家企業注冊、50余家優質企業簽約入園。
目光向北，昌平未來科學城“能源谷”已成為北京能源領域創新策源地。隨著海卓動力等一批氫能重點企業落地，這里正形成一條從制氫、儲氫、氫燃料電池、加氫站到發動機、電動汽車的產業鏈。
坐落于昌平的北汽福田，是我國最早從事氫燃料電池商用車研發的汽車企業之一，并率先在國內實現氫燃料電池客車的商業化運營，目前已在北京市范圍內累計推廣示范應用車輛2300余輛。北汽福田相關負責人介紹，正與昌平區共同打造沙河氫能產業基地，截至目前已開工建設1個氫燃料客車總裝車間、5個單體試驗樓、1條開發用試車跑道。
關鍵技術突破
創新成果不斷涌現
燃料電池系統“上車”，用氫瓶代替油箱，對氫能產業發展的引領作用至關重要。
北京冬奧會期間，近200輛氫燃料電池大巴穿梭于北京賽區和延慶賽區，為場館提供接駁運送交通保障。大巴搭載的“氫騰”燃料電池系統，可實現零下30攝氏度低溫啟動，且燃料電池系統已實現材料級全自主化。
全自主化背后有一段故事。2017年春，國家電投首席科學家、氫能首席技術官柴茂榮受邀從日本回國，帶著初創的國氫科技團隊展開技術攻關，最終研發出集自主材料、部件和整機核心技術于一體的系列產品，打通了氫能燃料電池的產業鏈。
持續創新的探索過程中，國氫科技逐漸成長為氫能“獨角獸”。企業展廳里，從催化劑、質子膜、碳紙、膜電極、雙極板等部件級材料，到整堆組裝、系統集成等產品級關鍵核心技術及工程化生產工藝，全都是公司自主研發的硬核成果。
“要把示范工程變為應用工程。”柴茂榮說，近兩年通過進一步“打磨”，催化劑、質子膜等核心零部件的故障率從過去的7%，大幅降低到千分之一左右，可靠性顯著提高。
不僅如此，氫能燃料電池發動機的體積也大大縮小，功率密度從過去的每升4千瓦提高到每升5.4千瓦。目前，國氫科技的氫能燃料電池發動機已實現更大規模的批量化生產，過去一個月生產幾百臺，現在產能提高10倍左右，相關產品已廣泛應用在客運車輛、應急電源車、無人機等場景。
氫能儲存和運輸也是當前氫能產業面臨的一大難關。為確保安全，氫氣儲存和運輸環節成本約占氫能產業鏈所有環節的30%至40%，亟須以技術創新降成本。
天海工業一直深耕氣體儲運裝備制造，從北京高壓氣瓶廠的一個小車間起步，逐漸發展成為行業領跑者。公司研制的高壓氫氣儲供系統，曾為北京冬奧會“大雪花”火炬提供燃料。今年北京科博會上，天海工業首度展出一款車載液氫儲氫瓶，儲氫量達80公斤以上，可提供超1000公里的續航里程，達到國際先進水平。
在通州區漷縣鎮，天海工業投資4億元建設的氫能前沿科技產業發展項目將于今年建成，其高端復合氣瓶生產基地年綜合產能將達8萬支。
應用落地加快
三地產業分工漸明確
今年3月31日，北京南部首座油氫一體站——中石化北京石油青云店油氫綜合加能站開始迎來加氫車輛，這座有著近40年歷史的加油站有了新功能。
加能站緊鄰北京六環路和京臺高速公路，能夠滿足周邊企業及往返京津兩地間的氫燃料電池物流運輸車輛的加注需求。該站站長介紹，加能站每天加注氫氣能力可達2噸，主要服務于旅游大巴、環衛灑水車、渣土重卡、物流貨運車等多種類型車輛。
包括這座加能站在內，目前北京石油在京已建成5座加氫站、油氫合建站，今年前8個月，累計氫氣加注量達到540余噸，占全市總氫氣加注量的30%左右。
“還有3座在建加氫站，今年底將全部建成投運。”北京石油相關負責人說，建成后公司加氫站網點將達到8座，成為北京市最大的加氫站運營企業。明年，企業還將進一步在大興、昌平布局甲醇制氫加氫一體站、加氫站，滿足市場的用氫需求。
近年來，北京制定發布的氫能產業各類支持政策措施超50項，引導氫能產業加速前行。
2021年8月，京津冀燃料電池汽車示范城市群獲批。此后兩年，京津冀城市群面向城市公交、包車客運、普貨物資、冷鏈物資、建筑垃圾、生產原料、工業制品、市政環衛等9種場景累計推廣燃料電池汽車2509輛。
氫能產業區域化、規模化特征明顯，各地獨立發展氫能產業要素均有不足。2023年，京津冀三地共同簽訂《京津冀重點產業鏈協同機制方案》，深入推動“六鏈五群”區域協作，明確將氫能作為三地協同布局的六條重點產業鏈之一。
“京津冀氫能產業協同發展現狀良好，三地在氫能技術研究、產業布局和應用示范方面全國領先。”在近日舉行的第二屆北京氫能產業大會暨京津冀氫能產業發展對話活動中，北京市經濟和信息化局二級巡視員張宇航表示，京津冀三地氫能產業已形成明確的區域產業分工定位。
其中，北京聚集豐富的研發資源和應用場景，將打造氫能科技創新引領區，重點攻關核心技術，推動交通及工業領域應用;天津在氫能檢測和港口物流方面具有優勢，將打造氫能示范服務先行區，建設氫燃料電池車輛測試和試驗基地;河北憑借其豐富的可再生能源資源，具備大規模綠氫制取的潛力，將打造氫能產業供給核心區，布局一批氫儲運、燃料電池整車及配套、氫能軌道交通技術應用及裝備制造項目，推廣綠氫應用。
專家點評
中關村氫能與燃料電池技術創新產業聯盟副秘書長孫浩天：
推動政策機制創新 培育特色產業生態
北京市是我國氫能技術研發和示范應用的策源地，氫能領域一流高校、科研院所、央企研發機構云集、研發實力雄厚，整體技術水平與產業化能力國內優勢地位明顯。
中關村氫能與燃料電池技術創新產業聯盟副秘書長孫浩天表示，依托技術創新成果，北京市自2008年北京奧運會開始，圍繞重大活動、重點項目持續推動氫能與燃料電池產業示范應用，場景覆蓋和示范規模全國領先。
孫浩天分析，我們也要充分認識到，氫能產業仍處于發展早期階段，面臨全產業鏈成本較高、應用場景布局不足、政策體系仍待完善、區域協同力度有限等問題和挑戰。
孫浩天建議，面向未來，北京氫能產業發展要進一步推動政策機制創新，探索氫氣作為能源產品管理的機制和要求，試點突破對于分布式制氫、制加氫一體站等氫能供應、應用項目的準入瓶頸;鼓勵各重點承載區加強溝通合作，加快培育特色產業生態。
超級鏈氫能利用形式多，既可以通過燃燒產生熱能，又可以作為能源材料用于燃料電池發電。
氫氣的能量密度極高，每公斤氫可以釋放出約33.3千瓦時的能量，遠高于傳統汽油和柴油，因而成為航天領域的重要燃料。在交通領域，氫燃料電池汽車通過氫和氧的化學反應釋放電能，進而驅動汽車行駛，另外氫能在飛機、船舶上也有著廣闊的應用前景。
與傳統燃氣、石油等化石能源相比，氫能更大的環保優勢是具有零碳排放屬性，氫氣燃燒和氫燃料電池電化學反應的排放物基本是水，是最環保的能源。盡管氫氣在自然界中不以游離態的形式存在，但是可以利用現有能源，如可再生能源、核能、生物能等通過水電解過程或者碳氫化合物重整制得，在很大程度上降低對化石能源的依賴。
