「冬奥会掀起氢能热潮」氢火炬、氢能车、氢能无人机······
撰文 / 涂彦平
编辑 / 刘宝华
设计 / 师玉超
如果说2008年北京奥运会是我国电动汽车首个大规模展示舞台，2022年北京冬奥会则是氢能大显身手的阵地。
不管是出现在开幕上的氢燃料火炬，还是穿梭于各个比赛场馆的氢燃料汽车，不管是为场馆提供绿色电源的氢燃料电池发电车，还是执行电力巡检任务的氢能无人机，都使得这一届冬奥会充满了“氢”的元素。
根据北京冬奥组委公布的数据，本次冬奥会赛事将示范运行超1000辆氢燃料汽车，是全球最大的一次燃料电池汽车示范。
世界首款高压储氢火炬
历届奥运会火炬使用的燃料，包括镁、天然树脂、橄榄油、丙烷等。2020年日本东京奥运会是个例外，首次使用氢气作为主火炬燃料来源，不过接力火炬只有部分使用氢气，更多还是用的丙烷。
继2020年东京夏季奥运会之后，2022年北京冬奥会第二次使用氢气作为火炬燃料，并且不管是主火炬还是境内接力火炬都是由氢气作燃料。
火炬“飞扬”是世界首款高压储氢火炬，运用了液体火箭发动机的氢能技术。它的内核从上到下依次是气瓶、控氢阀和燃烧器，为中国航天科技集团六院研制，其中控制阀和燃烧器由11所研制，气瓶由101所研制。
本次开幕式上没有主火炬点燃的动作，而是由两名运动员将最后一棒“飞扬”火炬直接插到“大雪花”主火炬台中央，由“大雪花”和“飞扬”火炬共同组成主火炬。
根据航天科技集团的信息，最后一棒“飞扬”火炬有两套燃烧系统：一套系统是手持火炬的氢燃烧系统，由内部氢气瓶供气，负责完成火炬传递动作；另一套系统与鸟巢体育场上方的执行机构相连，用于开幕式主火炬表演。
当天在开幕式上，主火炬的氢燃料存放在35兆帕储氢罐中，而储氢罐固定在执行机构里，通过威亚系统悬挂在鸟巢场地45米高的暗处。储氢罐中的氢气可供主火炬燃烧至少8小时。
因为氢气燃烧时火焰是淡蓝色，接近透明，为了让观众看到火焰，研制团队在火炬出口处安装了格栅，并在表面喷涂碱金属。当温度达到650℃以上时，火焰的颜色看上去就比较明显了。
另外，“飞扬”火炬的外壳由中国石化下属上海石化研发的碳纤维复合材料制作，解决了氢燃烧时的高温难题。
2月4日开幕式当晚，在主火炬点燃后，位于鸟巢和水立方之间颁奖广场上的火炬台以及位于张家口和延庆的火炬台也被依次点燃。
其中，主火炬的氢气由中国石化下属燕山石化提供，三个赛区的火炬台由中石油提供。而且，张家口的太子城火炬台所用的氢气是绿氢，这也是冬奥历史上首次用绿氢点燃的火炬。
可以说，这次冬奥火炬是集合了航天科技集团、中石油、中石化三大央企的力量才“飞扬”起来的。
2008年北京夏季奥运会，李宁点燃的火炬一小时大概消耗5000立方米燃气,为此鸟巢专门配了一个燃气站。而此次北京冬奥会主火炬产生的碳排放量大概仅是2008年的1/5000。
没有熊熊燃烧的火焰，氢火炬的一点“微火”充分体现了科技和绿色两个办奥理念。
超过1000辆氢燃料电池车
2008年北京夏季奥运会召开前，3辆戴姆勒-克莱斯勒燃料电池大巴就开始在北京中关村地区进行示范运行，路线全长为8.19公里。这是我国第一个燃料电池公共汽车示范运行项目。此外，上海大众提供的20辆帕萨特领驭氢燃料电池轿车也投入了那次奥运服务。
2008年在北京示范运营的戴姆勒-克莱斯勒燃料电池大巴▼
2020年东京夏季奥运会投入600余辆氢能源车，包括100辆丰田氢燃料巴士以及500辆MIRAI氢动力轿车。
相比以上两届奥运会，2022年北京冬奥会投入的氢燃料汽车数量大大提升，总计超过1000辆，其中乘用车145辆，巴士及客车749辆，还有107辆服务于残障人士的福祉车，涉及北汽福田、丰田汽车、中国一汽、吉利商用车、宇通看出、苏州金龙、中通客车、中国重汽等多家车企。
根据丰田中国的官方数据，作为奥运会和残奥会全球合作伙伴中唯一汽车企业，本届冬奥会期间，丰田一共提供了2205辆汽车，大多数为一汽丰田和广汽丰田在售车型，包括混合动力车、纯电动车等，其中还包括140辆第二代MIRAI和105辆柯斯达氢擎。
丰田第二代MIRAI▼
MIRAI是2014年丰田推出的世界首款量产氢燃料电池车型，目前在世界已累计销售超1万辆。第二代MIRAI于2020年底推出，功率密度较初代提高1.5倍，储氢质量效率提升5%，此次作为奥运贵宾车使用，也是首次大规模导入中国市场。
丰田柯斯达氢擎▼
柯斯达氢擎则是专门为北京2022 年冬奥会和冬残奥会设计开发，在延庆、张家口地区作为运动员班车串线运营。它由丰田中国研发中心进行研发，在四川一汽丰田进行生产，——这也是丰田汽车首次在海外实现氢燃料电池技术从研发到生产的全流程本土化。
北汽福田欧辉BJ6122氢燃料客车▼
北汽福田提供了515辆氢燃料客车，在为本次冬奥会提供保障的氢燃料大客车中占比高达60%以上。其中，福田欧辉BJ6122氢燃料客车主要承担了本次北京冬奥会赛区的部分接驳工作。根据福田的官方信息，该车每百公里可减少排放的二氧化碳数量大约有57.86公斤。
宇通提供了185辆氢燃料客车服务冬奥，包含公交、大巴两种类型。根据其官方信息，宇通氢燃料客车加氢时间为8-10分钟，续驶里程超过500公里，可实现-30℃低温启动，百公里氢耗4.3千克。
80台由吉利四川商用车有限公司研发生产的12米吉利星际氢燃料电池城市客车也投入奥运服务，百公里耗氢6.5千克。
中国一汽红旗H5燃料电池汽车▼
中国一汽提供了5辆红旗H5燃料电池汽车用于冬奥服务。车辆搭载了一汽自主研发的50kW级燃料电池发动机，设计最高车速160公里/小时，百公里氢耗0.82千克，续驶里程520公里，可实现-30℃低温启动。
中国重汽黄河X7氢燃料电池雪蜡车▼
中国第一台具有完整知识产权的雪蜡车——黄河X7氢燃料电池雪蜡车也正式投入使用。
过去，雪蜡车是国内装备的空白，我国冰雪运动队参加比赛，只能租用国外车辆或集装箱式板房。中国重汽集团等企业在不到一年的时间里完成了雪蜡车研制，不仅拥有完全自主知识产权，还申报了包括21项发明专利在内的81项专利、24项技术突破。
这款雪蜡车由一辆主车、辅助车和备用牵引车头组成。主车中国重汽黄河X7牵引车的动力驱动来自潍柴氢燃料电池系统，并全新定制开发了车载光伏发电系统。
中国商飞氢燃料电池无人机▼
此外，国家电网自主研发的国内首台氢燃料电池发电车为国家速滑馆提供绿色电源，中国商飞3架氢燃料电池无人机为冬奥提供电力巡检和运力保障。
氢气的制储运加
这次北京冬奥会也是氢气的制备、储存、运输、加注的一次集中练兵。
为保障1000多辆氢燃料电池汽车在奥运期间有足够的氢气供应，中石油、中石化等能源企业在北京市和张家口市配备了多个加氢站。
中石化下属燕山石化生产的氢气供应4座冬奥加氢站——北京庆园街加氢站、北京王泉营加氢站、北京燕化兴隆油氢合建站、河北崇礼西湾子加氢站。自2022年1月25日正式服务北京冬奥会至2月10日，燕山石化已累计出厂氢气115车、27.2吨。
根据中石化官方消息，2022年1月31日，北京冬奥会前夕，燕山石化还顺利通过全球首个《低碳氢、清洁氢及可再生氢标准与评价》，成为国内首家取得清洁氢认证的企业。
中石油旗下华北石化公司用时不到3个月就提前建成投产两套副产氢项目，产品质量满足燃料电池用氢和高纯氢两个认证标准。
中石油同样为冬奥建设了4座加氢站——昌平福田加氢站、金龙油氢合建站、崇礼北加油加氢站、崇礼太子城服务区加氢站，供氢能力达到5500公斤/日。
国家电投中关村延庆园氢能产业园二期项目冬奥期间预计加注氢气10吨，加注车次735辆次。
壳牌在中国的第一个商业化氢能项目，在冬奥期间为张家口赛区燃料电池汽车供应约50%的绿氢。
中集氢能为冬奥会提供30多台氢气管束式集装箱、10多台50MPa储氢瓶组以及全集成加氢站设备等氢能装备。
此外，北京环宇京辉气体、海珀尔新能源等企业也是冬奥氢能及运输保供单位。
河北崇礼中国石化西湾子加氢站▼
北京已建成10座加氢站，张家口已建成7座加氢站。因为可再生能源丰富，张家口的风能、太阳能可开发规模高达8500万千瓦，能够为电解水制氢提供充足的绿色电力保障，可以实现以绿电制绿氢。
历史的机会
在冬奥前夕，2021年12月，河北和河南两个氢燃料电池汽车示范城市群获批国家氢燃料电池汽车示范城市群。其中，河北示范城市群由张家口牵头。
在此之前，2021年8月，京津冀、上海、广东三个示范城市群入选首批国家氢燃料电池汽车示范城市群。其中，京津冀示范城市群由北京牵头。
至此，我国氢燃料电池汽车示范城市群的“3＋2”格局已经形成。
在4年示范期内，国家将采取“以奖代补”的方式进行氢燃料电池的示范推广。每个示范城市群如果完成示范期内目标，可以拿到的燃料电池汽车推广应用和氢能供应的奖励上限为17亿元，再加上额外奖励，上限达18.7亿元。
政策铺好路之后，紧接着，2022年冬奥会和冬残奥会为氢燃料电池汽车提供了一个绝好的示范推广舞台。
从2016年到2021年，我国氢燃料电池汽车年度销量分别为37辆、1898辆、1527辆、2737辆、1177辆、1586辆，累计销量达到8962辆，保有量尚不足万辆。
2008年北京奥运会开启了新能源汽车的规模示范运营，当年我国的新能源汽车销量达到2435辆。随后的2009年，我国开启十城千辆新能源汽车推广示范工程。十多年耕耘，2021年，我国新能源汽车年销量达到了352万辆，实现了飞跃式发展。
现在，历史机会又来到了氢燃料电池汽车面前。
2020年我国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的承诺。2021年我国氢燃料电池示范城市群“3＋2”格局形成。2022年北京冬奥会和冬残奥会千辆规模氢燃料电池汽车投入运营。
在双碳目标之下，作为新能源的氢能必将受到更多重视，而汽车是氢能应用的重中之重。虽然目前我国的氢燃料汽车渗透率尚不足0.05%，但以此次冬奥会为契机，氢燃料电池汽车迎来了它最好的时刻。