近年来,山东省积极响应国家能源转型战略,将氢能产业作为推动绿色发展的关键突破口。自从2021年国家燃料电池技术创新中心落户山东后,山东便以其为龙头,全力推进“氢进万家”科技示范项目,不仅在氢能产业链上取得了重大进展,还为全国氢能产业的发展树立了“山东模式”。
山东是全国首个出台氢能产业中长期发展规划的省份,并制定了氢能产业标准体系建设指导意见等一系列措施,为产业发展打下了坚实基础。济南、青岛、淄博、潍坊等城市也纷纷响应,发布了各自的氢能产业发展规划和政策,共同构建了完善的氢能产业发展政策体系。如今,山东省已经汇聚了超过270家氢能相关企业和研究机构,形成了全国最完整的氢能产业链之一。
山东省以“氢进万家”科技示范工程为核心,聚焦于模块化氢能动力系统和集成化供能系统的开发,成功突破了多项关键技术,包括氢能动力系统集成开发、氢能高速公路供能系统开发集成、港口氢能供给应用集成开发、模块化电解水制氢装置集成开发等,实现了氢能高速、零碳氢能服务区、氢能港口、低碳氢能工业园区、大规模氢能车辆及其配套设施的高可靠性、高耐久性和高经济性应用示范。
在氢能动力系统的关键技术和装备开发应用上,山东取得了显著进展,如燃料电池系列发动机、动力电池、储氢系统(35MPa/70MPa)、热管理系统等,使得氢能动力系统性能达到行业领先水平。具体而言,公交车每百公里氢耗降低至4.45kg,49吨重卡运营氢耗降至8.81kg/百公里,80kW燃料电池发动机首次成功配套港牵车,实际运行氢耗仅为8.51kg/百公里,且首次故障里程突破18000公里。此外,山东还突破了新型氢-电混合动力系统集成控制关键技术,该成果荣获中国交通运输行业技术发明特等奖。
在氢能高速及零碳服务区关键技术集成与示范方面,山东创新性地建立了氢能高速能源数据库,综合考虑供氢能力、成本、距离等因素,为各加氢站提出氢能供给方案,开创了高速公路氢能供给新业态。同时,山东还创新了氢能高速公路运行模式,建设了一整套氢能车辆识别、加氢站支撑、信息化、安全与应急维保系统,构建了氢能高速车辆运营支撑保障新体系。通过融合可再生能源发电-余电现场制氢-氢燃料电池热电联供高速服务区用能新模式,山东突破了高速服务区零碳运行技术,创立了氢能零碳服务区智慧功能新模式。目前,已在济青高速公路沿线建成一批加氢站,全面运营后将支持氢能车辆在高速上的常态化加氢与运行,成为国内首条氢能高速。
在氢能港口关键技术集成与示范方面,山东构建了氢源供给体系,建成了全国第一座全资质港口加氢站,实现了港口56辆氢能车辆的应用示范。全球首创的氢电耦合直流微网轨道吊,实现了12小时不间断运行,形成了港口固定式大型机械装备多能源互补、独立供能的新模式,为“中国氢港”建设注入了强大动力。
在氢能园区关键技术集成与示范方面,山东建成了全国首个全要素低碳氢能园区。通过副产氢提纯、电解水制氢技术的突破,实现了氢气的高效制取。园区内已铺设纯氢管道3458米,实现了低、中、高压规划布局,总储氢量达44kg的固态储氢设备也已投入使用。山东突破了集成“光伏发电-PEM制氢-固态储氢-氢热电联供”的耦合微网技术,实现了氢能的综合应用。同时,探索了三级安全管控方案,确保了园区氢的安全运行管理。
在氢能车辆推广与规模化运营模式方面,山东进行了大量的探索。基于示范运行数据,山东建立了燃料电池商用车典型应用场景下的规模化运行经济型模型,填补了我国“车-站-路-港”一体化运行商业模式的空白。截至2024年底,山东累计推广氢燃料电池公交、客车、重型牵引、轻卡物流车辆超过2041辆。
国家发改委在2024年7月发布的《天然气利用管理办法》中,鼓励开展终端天然气掺氢示范项目等高精尖天然气安全高效利用新业态。山东在此基础上,率先开展了更深入的探索。国内首条按照城镇天然气工程规划建设的城镇燃气输氢管道已获得行业主管部门的审批,即将开工建设。山东将通过管道氢气在城镇供能领域的研究应用,制定全产业链、全生命周期经济型模型,形成基于管道氢的城镇综合供能示范项目总体解决方案;掌握并验证一批服务于城镇氢能综合应用的自主关键核心技术及系统产品,突破氢气多途径规模化制备,城镇燃气管网运输与终端用户需求动态平衡技术;掌握并验证城镇燃气管网输氢及应用技术,研发高适应性天然气掺氢装备;形成一批适用纯氢管网、掺氢燃气、燃料氢气及燃料电池热电联供的引领性标准规范和规章条例,实现城镇管道输氢、天然气掺氢有法可依、有章可循。
在“氢进万家”科技示范工程的实施过程中,山东省及项目承担地市敢于先行先试,培育了一批氢能利用的新模式、新业态,为全国提供了氢能综合利用的示范样本,为更大范围内的氢能利用探索了有效途径。