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作者:于民 來源: 發布時間:2022-5-12 20:12:11
良好基礎支撐氫燃料電池產業穩健發展

   隨著能源、環境、氣候變化問題的日益突出,全球能源正在向低碳、低污染轉型。氫能既可以滿足資源、環境和可持續發展的要求,又能帶來巨大的經濟效益,在世界能源轉型中,氫能的決策、價值備受重視。

   據統計,已有30多個國家發布了氫能路線圖,宣布了200多個氫能投資計劃,積極支持氫能與燃料電池產業,全球氫能產業建設達到了一個小高潮。

   氫燃料電池汽車既有傳統燃油車續航里程長、燃料加注時間短、環境適應性好的特點,又有純電動、零排放的優點,可助力大氣污染治理,是替代傳統燃油車的理想選擇。同時,氫燃料電池汽車的基礎設施建設邏輯和燃油車十分類似,可以借助現有加油站網絡建設油氫合建站,節約運營管理成本,助力傳統能源運營商向低碳轉型。

   因此,不管從交通減碳,還是從帶動傳統能源企業轉型來看,氫燃料電池汽車都是當前先立再破、減碳基調下,中國推動能源轉型升級的絕佳實驗場和突破口。

 

冬奧會上的氫燃料電池汽車

 

   近年來,北京億華通公司先后承擔國家科技部和北京市相關項目共計28項,其中涉及冬奧場景應用項目共6項。

   通過項目的支持,億華通針對氫燃料電池發動機大功率和高功率密度、長壽命、高可靠性、環境適應性(高海拔、超低溫)等關鍵核心技術問題進行攻關,完成了30~120kW燃料電池發動機的開發,并于2021年12月發布了國內首款額定功率達到240kW的車用燃料電池系統,功率密度可達到800W/kg以上,可實現零下35℃低溫啟動。

   為適應冬奧會賽區的超低溫環境,億華通攜手福田歐輝客車,于2020年1月在海拉爾完成了極寒測試。結果顯示,氫燃料電池客車在零下30℃的環境下放置超過8小時后,進行了超低溫冷啟動測試,116秒成功啟動。

   2021年2月,搭載億華通燃料電池系統的80輛汽車在零下20℃環境下,順利通過“相約北京”系列冬奧測試賽,車輛在低溫啟動、雪地爬坡、續航能力等方面均符合冬奧測試要求。2021年11月20日至2022年1月2日,系列車輛順利通過三次冬奧賽前測試,完成賽區全閉環轉運演練、冬奧村全流程全要素壓力測試、2021/2022國際雪聯跳臺滑雪洲際杯、2021/2022國際雪聯北歐洲際杯測試等賽前檢驗,車輛運營狀況良好。 

   北京2022年冬奧會期間,億華通服務保障團隊在延慶、崇禮及北京主賽區為冬奧交通車輛提供服務保障工作,并定時對車輛進行點檢、巡檢、保養,保障車輛具備良好運行狀態,順利完成接駁任務。

   據統計,冬奧會期間紅線內有569輛搭載億華通發動機的氫燃料電池汽車,京張兩地共700余輛搭載億華通發動機的燃料電池汽車服務冬奧會,接駁車輛圓滿完成出勤任務,為助力綠色冬奧、科技冬奧作出了貢獻。

   北京2022年冬奧會的考驗,進一步驗證了億華通產品及核心零部件的可靠性、環境適應性等關鍵性能,為氫燃料電池車的產業化推廣奠定技術基礎。

   截至目前,搭載億華通氫燃料電池系統的車輛已在北京、上海、張家口、成都、淄博等16個城市實現商業化運營,累計運營車輛1800余臺,單車最高行駛里程超過21萬公里。

 

氫燃料電池技術進展明顯

 

   目前,我國已經掌握了燃料電池及核心零部件自主化開發核心技術,產品在功率密度、低溫啟動能力、經濟性等方面已取得明顯進步。

   產業鏈建設方面,我國氫燃料電池汽車的自主化產業生態體系基本建立,燃料電池系統電堆、膜電極等系統已經基本實現國產化,質子交換膜、碳紙等正在進行批量化驗證。

   車載氫系統方面,高端碳纖維基本實現攻關,部分高壓管閥件也有企業重點攻關,預計經過4年的示范,燃料電池汽車專用部件有望實現完全自主,對降低產業成本起到極大的促進作用。

   加氫站是燃料電池汽車產業發展的基礎,上海、北京、佛山等地已率先制定或出臺了明確的加氫站管理制度及支持政策,加氫站建設進程加快。截至2021年底,全國共建成230座加氫站,同比翻倍,在站用設備自主化方面也取得一定成績。以站用壓縮機為例,目前建成的加氫站當中,60%以上采用自主化壓縮機,有利于降低建站成本。

   資本助力方面,碳達峰碳中和目標和氫能政策的逐步明確,使氫能的地位逐步提高,吸引資本追逐。據統計,2021年1~7月,國內氫能產業公開投資總額超過2500億元,同比增長90%。從投資項目數分布來看,燃料電池環節是產業投資最活躍的領域,制氫環節呈現快速上升趨勢。資本的介入不但為產業注入了充足的資金,提高了產業公信力,更能促進戰略資本與氫能企業間資源的整合,加快產業發展。

   目前,中國氫能與燃料電池產業已經進入了規;痉兜男码A段,未來車用市場仍然是產業發展的重要突破口;诔鞘腥菏痉队媱,燃料電池汽車應用領域將拓展至線路固定、便于進行加氫站建設的中重卡及中長途旅游客運,2025年市場規模將達到5萬~10萬輛,車用氫氣需求將超過20萬噸/年;到2030年,隨著加氫站網絡建設成果初具成效,各環節成本進一步下降,氫燃料電池汽車應用領域逐步擴展至汽車應用全市場,市場進入快速發展期,車輛規模超過100萬輛,車用氫氣需求將達到400萬噸/年。

 

多方發力 推動產業健康可持續發展

 

   持續的技術創新是推動產業進步的關鍵。為滿足不同階段市場擴展需求,燃料電池發動機系統需向輕量化、高里程、長壽命、低成本、強環境適應性發展。另外,為提升產品續航能力,高儲氫密度、車載氫系統開發也尤為重要。

   除技術創新外,快速降低成本也尤為重要。以燃料電池降低成本為例,一方面可以從整合集成、變更材料等維度出發,在提升性能的同時推進技術降低成本。如億華通在新一代產品上采用脈沖引射方案,替代傳統氫氣循環泵,不僅降低了系統的重量,也使單臺成本降低2萬多元。另一方面,加速規;彩菍崿F降低成本的有效途徑。根據美國能源部測算,當燃料電池發動機年產量達到50萬套時,成本可以下降至45美元/千瓦,與傳統內燃機成本相當。

   為了給后續更大規模的應用做好準備,建議建立可復制的綠色產業生態。如張家口在當地政府的大力支持下,以豐富的風電資源為基礎,將綠電資源與綠氫技術相結合,通過有效的市場拉動,快速完成了集制氫、加氫、氫能裝備制造、氫燃料電池汽車應用為一體的產業生態的搭建,為其他地區發展氫能與燃料電池產業提供了寶貴的經驗。

   支持產業可持續發展,還需要氫源端和政府端、政策端給予支持。氫能供應保障體系需要跟上燃料電池汽車推廣的節奏,建議建立涵蓋制、儲、運全鏈條的經濟低碳氫能保障體系,引導綠氫制備,提升氫氣儲運能力,適當超前布局加氫站。

   在政策方面,建議拓展燃料電池汽車示范城市群,將基礎好且地方發展積極性強的成都、重慶等地區納入示范城市群,以規;l展支撐產業化進步!

(作者系北京億華通科技股份有限公司常務副總經理,鄭金武采訪整理)

 

《科學新聞》 (科學新聞2022年4月刊 封面)
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