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燃料电池商用车市场逐露锋芒

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“消费者是否会采购氢能源商用车,用车成本是关键因素;与其他能源相比,燃料电池拥有零碳、长续航、大载重、效率高、性价比高、耐低温等多种优势,更适宜在商用车上首先使用。”近日,骥翀氢能创始人付宇在谈到燃料电池的发展前景时这样表示。

目前,我国能源对外依存度高、结构有待优化、碳排放量大等问题不断显现。与此同时,氢元素广泛存在于自然界,转化过程只产生水和能量,对环境没有污染。因优势明显,氢能已成为国内新能源领域一股不可小觑的力量,而燃料电池商用车市场将是其重要突破口。

氢能优势明显前景广阔

人类社会的发展离不开能源,最开始使用的木柴和煤炭等,其化学元素几乎都是碳,燃烧后会产生二氧化碳,造成全球温度升高进而影响人类生存。后来,人们逐步转变到使用石油和天然气,这个时候碳的比例在减小,氢的比例在增加,最终将演变成没有碳的氢能源。

国家发展改革委和国家能源局曾联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(以下简称《规划》),明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,也是战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向。氢能作为高效低碳的能源载体,绿色清洁的工业原料,在交通、工业、建筑、电力等多领域拥有丰富的落地场景,未来有望获得快速发展。

近年来,制氢技术的快速发展,为我国氢能源的发展提供了条件;中西部丰富的太阳能、风能等可再生能源,则为氢能源的获取提供了充实基础,这一切都为燃料电池的发展提供了保障。

中国科学院大连化学物理研究所研究员侯明表示,燃料电池的应用非常广泛,主要是交通运输和能源领域。交通运输上,可以把它看作一个发电装置,不管是在乘用车、商用车还是船舶、飞行器上都可以得到广泛应用。在能源领域,燃料电池的应用范围也很广泛,包括分布式电站、备用电源等。而且燃料电池除了发电之外,还会产生一定热量,可以用于热电联供。

《规划》还显示,计划到2025年我国燃料电池车辆保有量达到5万辆。据此计算,未来几年我国燃料电池汽车保有量的年均增长率将超过50%。燃料电池汽车主要包括燃料电池系统、车载储氢系统、整车控制系统等。其中,燃料电池系统是核心,成本有望随着技术进步和规模扩大而大幅下降。

图为江苏重塑能源科技有限公司车间内待检测的燃料电池系统。记者 季春鹏 摄

零碳是燃料电池最大优势

付宇带领的团队曾多次参与国家重点项目,还作为核心成员主导过第一代和第二代国产电堆的产品开发。他说:“与电动汽车相比,燃料电池汽车在使用过程中只消耗氢气和氧气,通过电化学反应高效率发电,最后排出的是水,因此‘全过程零碳是其最大优势’,此外,燃料电池更适合长途重载运输,耐低温,可实现零下40℃低温启动,满足低温运行要求。”

据悉,付宇所在的骥翀氢能目前正在批量生产多个型号燃料电池汽车的电池产品,其中包括重卡、渣土车、水泥搅拌车、市政环卫车辆、城市客车以及轻卡等,乘用车的燃料电池产品也在入市过程中。经过几年发展,团队已经成功打通了从研发到制造和应用的“关卡”,一步步靠近实现“全产业链条”的终极目标。

“首先要具备氢源及加氢基础设施,其次要有具体的应用场景和真实需求,最后还需要产业链上下游配套,同时要考虑地方政府对行业的认知和支持。”付宇说。正是根据这些因素综合考虑,骥翀氢能确定了在上海、北京、江苏、河南、广东等多个省市的布局。

侯明表示,燃料电池原理看似非常简单,即氢和氧生成水,放出电和热。但还有很多地方,尤其在一些材料和制造技术上与国外还有差距,其中被比喻为燃料电池“心脏”部件的电堆,更是需要多学科交叉、多要素耦合,有待解决的问题还比较多,因此能做和做好之间存在一定距离。

付宇表示,技术参数的突破仅是一个方面,燃料电池的开发必须保证使用过程中的寿命与可靠性,才能顺利实现在汽车上应用。此外,还需要不断突破关键技术瓶颈和降低成本,并通过示范应用形成比较成熟的商业模式,这才是产业布局背后的逻辑。据悉,骥翀氢能曾在2020年率先在全行业开发出单体电堆功率达143kW的产品,打破了国内外纪录。目前,经过不断升级迭代,该款产品的单电堆功率已达到216kW,并已实现了批量生产。

好产品要在系统中进行开发

据中国汽车工业协会数据,作为氢能最重要的应用领域,燃料电池汽车目前的产销情况整体有所放缓。业界认为,伴随补贴的逐步减少,行业马太效应更加明显,将进一步加剧燃料电池领域的竞争。燃料电池的行业爆发拐点将至,关键点在于谁能在补贴退出之后成功实现性能和价格两方面的持续领先。

付宇表示,目前骥翀氢能新一代产品的设计验证与零部件开发工作已经完成,预计单体电堆功率将超过260kW并可在后续进一步升级,单堆及功率密度较以往提升20%至30%。此外,第三代产品将在技术上实现突破性进展,能更好地满足中重卡车及轨道交通的使用需求。

“单个产品离不开成体系的开发。”付宇说:“燃料电池的发展已经从纯燃料电池企业到以车企为牵引的过渡阶段,这个过程中最大的进步将是以汽车零部件的视角,以产品开发流程来开发燃料电池,将其作为车用发动机。”

侯明认为,燃料电池产业发展并非一蹴而就,尽管已走上产业化道路,但燃料电池产品的开发周期长,样品出来后还要做充分的测试验证,不存在快速集成后就能产业化推广的情况,一代产品至少需要多年才能成熟,产业发展要循序渐进。

有数据显示,全国燃料电池市场的规模到2030年有望突破千亿元。付宇称,燃料电池更大的一个应用领域是能源领域,目前团队已完成可用于5G基站等场景的5kW级备用电源和100kW级数据中心备用电源的开发,MW级分布式燃料电池电站的概念设计工作也已完成。未来,通过技术创新、推广应用、产业链协同发展和智能化应用等多种手段,燃料电池技术的前景将更为广阔。

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编辑:敬之