氢火炬、氢能汽车、氢能无人机……冬奥会掀起氢能热潮

设计/石宇超

如果说2008年北京奥运会是我国电动汽车首次大规模展示舞台，那么2022年北京冬奥会则将是氢能源大显身手的战场。

无论是开幕式上亮相的氢燃料火炬，还是穿梭于各个比赛场馆之间的氢燃料汽车，无论是为场馆提供绿色电力的氢燃料电池发电车，还是执行电力巡检任务的氢动力无人机，无一不让本届冬奥会充满了“氢”的元素。

北京冬奥组委公布的数据显示，本届冬奥会将有超过1000辆氢燃料汽车进行示范，这将是全球更大规模的燃料电池汽车示范。

世界首台高压储氢火炬

历届奥运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的燃料来源，但接力火炬只有部分使用氢气，更多的是使用丙烷。

继2020年东京夏季奥运会后，2022年北京冬奥会将第二次使用氢气作为火炬燃料，主火炬和国内传递火炬均采用氢气作为燃料。

火炬“（丨）”是世界首台高压储氢火炬，采用液体火箭发动机氢能技术，其核心从上到下依次为储气瓶、氢气控制阀和燃烧器，由中国航天科技集团六院研制，其中控制阀和燃烧器由十一所研制，储气瓶由一零一所研制。

本次开幕式没有进行主火炬点燃，而是由两名运动员将最后一根“飞天”火炬直接插入“大雪花”主火炬架中央，主火炬由“大雪花”火炬和“飞天”火炬共同组成。

据中国航天科技集团公司介绍，最后一支“飞”过来的火炬共有两套燃烧系统：一套系统为手持火炬的氢气燃烧系统，由内部氢气瓶供给，负责完成火炬传递动作；另一套系统与鸟巢体育场上空的执行机构相连，用于开幕式上的主火炬表演。

开幕式上，主火炬的氢燃料储存在一个35兆帕的氢气罐中，氢气罐固定在执行器内，通过导线系统悬挂在鸟巢会场45米高的暗处，罐内的氢气至少可以为主火炬提供8小时的燃料供应。

由于氢气的火焰呈淡蓝色，近乎透明，为了让观众看清火焰，研究团队在火炬出口处安装了格栅，并在表面喷洒了碱金属，当温度达到650℃以上时，火焰的颜色看起来更加明显。

此外，“飞天”火炬外壳采用中国石化旗下上海石化研制的碳纤维复合材料，解决了氢气燃烧时的高温难题。

2月4日晚，开幕式上，主火炬点燃后，位于鸟巢、水立方之间的颁奖广场上的火炬架以及张家口、延庆等地的火炬架也依次点燃。

主火炬氢气由中石化燕山石化提供，三个赛区火炬架由中石油提供，其中张家口太子城火炬架使用的氢气为绿色氢气，这也是冬奥会历史上首次以绿色氢气点燃火炬。

可以说，冬奥火炬能“飞”起来，得益于中国航天科技集团、中国石油天然气集团、中国石油化工集团公司三大央企的联合力量。

2008年北京奥运会，李宁点燃的火炬每小时耗气约5000立方米，为此在鸟巢专门设置了一座加油站。而北京冬奥会主火炬产生的碳排放量仅为2008年火炬的五千分之一左右。

氢火炬没有熊熊的火焰，而是小小的火焰，充分体现了科技、绿色两大奥运理念。

超过1000辆氢燃料电池汽车

2008年北京奥运会前夕，3辆戴姆勒-克莱斯勒燃料电池公交车开始在北京中关村地区进行示范运行，总长8.19公里，这是我国首个燃料电池公交车示范运行项目。此外，由上海大众提供的20辆领驭氢燃料电池车也在那届奥运会上投入使用。

2008年戴姆勒-克莱斯勒燃料电池客车在北京示范运行▼

2020年东京夏季奥运会将投入600多辆氢动力汽车，其中包括100辆丰田氢燃料公交车、500辆MIRAI氢动力轿车。

与上述两届奥运会相比，2022年北京冬奥会部署氢燃料汽车数量大幅增加奥运汽车合作伙伴，共计超过1000辆，其中乘用车145辆、公交车及旅游车749辆、残疾人服务福祉车107辆，涉及北汽福田、丰田汽车、一汽集团、吉利商用车、宇通川汽、苏州金旅、中通客车、中国重汽等多家汽车企业。

据丰田中国官方数据显示，作为奥运会、残奥会全球合作伙伴中唯一的汽车企业，丰田在本届冬奥会期间共计提供了2205辆汽车，其中大部分为一汽丰田、广汽丰田销售的车型，包括混合动力车、纯电动汽车等，其中包括140辆第二代MIRAI、105辆氢发动机。

丰田第二代MIRAI▼

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MIRAI是丰田2014年推出的全球首款量产氢燃料电池汽车，全球销量已超过1万辆。第二代MIRAI于2020年底上市，功率密度较之一代提升1.5倍，储氢质量效率提升5%。此次作为奥运VIP用车，也是首次大规模引入中国市场。

丰田考斯特氢发动机▼

考斯特氢动力发动机是专为2022年北京冬奥会和冬残奥会设计研发，在延庆、张家口两地作为运动员班车运行的车型，由丰田中国研发中心研发，四川一汽丰田生产——这也是丰田首次将氢燃料电池技术从研发到生产的全流程本土化落地海外。

北汽福田欧曼氢燃料客车▼

北汽福田提供了515辆氢燃料公交车，占冬奥会氢燃料公交车总量的60%以上。其中，福田欧曼氢燃料公交车主要承担北京冬奥会赛区之间的交通衔接。据福田官方介绍，这些公交车百公里可减少二氧化碳排放量约57.86千克。

宇通为冬奥会提供了185辆氢燃料公交车，包括公交车和大型客车两种车型。据宇通官方介绍，氢燃料公交车加氢时间最快为8-10分钟，续航里程超过500公里，可在-30℃低温下启动，百公里耗氢4.3公斤。

由吉利四川商用车有限公司研发生产的80辆12米“吉利之星”氢燃料电池城市客车也投入奥运运营，百公里耗氢量为6.5公斤。

中国一汽燃料电池汽车▼

中国一汽为冬奥会提供了5辆红旗H5燃料电池车，该车搭载一汽自主研发的50kW燃料电池发动机，设计更高时速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氢燃料电池雪地打蜡车▼

我国首款拥有完全知识产权的雪蜡车——黄河X7氢燃料电池雪蜡车也正式投入使用。

过去，雪地打蜡车在国内装备中属于空白，中国冰雪运动队只能租用国外车辆或集装箱式活动房参加比赛。中国重汽集团等企业仅用不到一年时间就完成了雪地打蜡车的研发，不仅拥有完全自主知识产权，还申请了81项专利，其中发明专利21项，取得24项技术突破。

这辆雪蜡车由主车、辅车和备用牵引车头组成，主车中国重汽黄河X7牵引车，搭载潍柴氢燃料电池系统，并全新开发定制车载光伏发电系统。

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辆氢燃料电池发电车为国家速滑馆提供绿色电力，商飞公司3架氢燃料电池无人机为冬奥会提供电力巡检和运力保障。

氢气生产、储存、运输和

北京冬奥会也是对氢气制备、储存、运输和加注技术的一次集中练兵。

为确保奥运会期间1000多辆氢燃料电池汽车有充足的氢气供应，中石油、中石化等能源公司在北京、张家口等地建设了多座加氢站。

中国石化旗下燕山石化为北京清源街加氢站、北京王泉营加氢站、北京燕化兴隆油氢联合站、河北崇礼西湾子加氢站4座冬奥会加氢站供应氢气。自2022年1月25日正式服务北京冬奥会起，至2月10日，燕山石化累计发运氢气115车、共计27.2吨。

据中国石化官方消息，2022年1月31日，北京冬奥会前夕，燕山石化顺利通过全球首个《低碳氢能、清洁氢能和可再生氢能标准与评价》，成为国内首家获得清洁氢能认证的企业。

中石油华北石化公司用不到三个月时间，两个副产氢项目相继建成投产，产品质量满足燃料电池用氢和高纯氢两个认证标准。

中石油还为冬奥会建设了昌平福田加氢站、金龙油氢联合站、崇礼北汽油加氢站、崇礼太子城服务区加氢站4座加氢站，供氢能力达到5500公斤/日。

冬奥会期间，国家电投中关村延庆园区氢能产业园二期项目预计将加注10吨氢气，为735辆汽车提供加注服务。

壳牌在中国的首个商业化氢能项目将在冬奥会期间为张家口赛区的燃料电池汽车供应约50%的绿色氢气。

中集氢能为冬奥会提供了30余个氢气管束容器、10余组50MPa储氢瓶组、全集成加氢站设备等氢能装备。

此外，北京环宇晶辉燃气、海普新能源等企业也是冬奥会氢能及交通供给单位。

河北崇礼中石化西湾子加氢站▼

北京已建成10座加氢站，张家口已建成7座。由于可再生能源丰富，张家口市风电、太阳能可开发规模高达8500万千瓦，可为电解水制氢提供充足的绿色电力保障，可实现以绿色电力生产绿色氢气。

历史机遇

冬奥会前夕，2021年12月，河北、河南两个氢燃料电池汽车示范城市群获批为国家氢燃料电池汽车示范城市群，其中河北示范城市群以张家口市为龙头。

此前，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“3+2”格局已经形成。

在四年的示范期内，国家将采取“以奖代补”的方式推进氢燃料电池示范，各示范城市群如在示范期内达到目标，对燃料电池汽车推广应用和氢能供给的奖励更高为17亿元，加上附加奖励，更高可达18.7亿元。

在政策铺垫之后，2022年冬奥会、残奥会将为氢燃料电池汽车提供绝佳的示范和推广舞台。

2016年至2021年，我国氢燃料电池汽车年销量分别为37辆、1898辆、1527辆、2737辆、1177辆、1586辆，累计销量达8962辆，库存量不足1万辆。

2008年北京奥运会拉开新能源汽车大规模示范运行序幕，当年我国新能源汽车销量达2435辆。2009年，我国在10个城市启动千辆新能源汽车推广示范工程。经过十多年的努力，2021年，我国新能源汽车年销量达到352万辆，实现了跨越式发展。

如今，氢燃料电池汽车历史机遇再次来临。

2020年，我国向世界宣布了2030年实现碳排放达峰、2060年实现碳中和的承诺；2021年，氢燃料电池示范城市群“3+2”格局形成；2022年，数千辆氢燃料电池汽车将在北京冬奥会、冬残奥会上投入运营。

在双碳目标下，氢能作为新能源必将受到更多关注，而汽车则是氢能应用的重中之重。虽然目前我国氢燃料电池汽车的普及率还不足0.05%，但以本次冬奥会为契机，氢燃料电池汽车迎来了更好的时刻。