《氢能源汽车怎么样?离商业运行还有多远?一文读懂》

  • 来源专题:能源情报网监测服务平台
  • 编译者: 郭楷模
  • 发布时间:2024-11-05
  • 自五部门确定京津冀、上海、广东等五大燃料电池汽车示范城市群后,三年来,以氢为主的各种燃料电池汽车数量快速增加,各种鼓励政策也相继出台。那么氢能源汽车到底怎么样,距离真正意义上的商业运行究竟还有多远呢?

    不久前,这款300千瓦燃料电池系统亮相中国氢能产业大会,刷新了燃料电池功率的新高,不仅有智能控制、能量回收等多项先进技术,还可以实现-40℃低温启动,使用寿命25000小时以上。

    氢通新能源的负责人告诉记者,他们不仅作为燃料电池系统的制造商,还拓展了应用场景,扮演了产业链链主的角色。氢通(上海)新能源科技有限公司董事长 任亚辉:我们开发的场景是一个闭环的场景,我们实现了氢能和矿山领域最佳的耦合,这个在国内在全球范围都开创了先河。

    据了解,这款300千瓦的大功率燃料电池系统将安装在徐工的矿卡车辆上,预计明年5月投入国家能源集团在呼伦贝尔的煤矿上使用。储氢系统是产业链中重要的一环,眼前的这个车用储氢瓶,是一种可以在高压下存储氢气的容器,它能够在70兆帕的压力下储存大量的氢气,同时达到高质量储氢密度。最新数据显示,在氢能供应方面,截至目前,我国已建成加氢站超过500座,加氢站数量位居全球首位,初步构建涵盖制备、储运、加注等环节的氢能供给体系。五大城市群已形成氢气产能超过每年15万吨。

    相关零部件逐渐实现国产化

    记者在采访中进一步了解到,在多种鼓励政策相继出台的促动下,一些氢能源汽车的零部件正逐渐实现国产化。

    膜电极是燃料电池系统的关键核心部件,是化学能转化为电能的反应场所。膜电极的技术难点在于,降低催化剂贵金属铂的载量,同时大幅提升膜电极的功率密度。位于上海的这家能源科技公司负责人向记者展示了新一代膜电极,其中的催化剂活性提升了3倍。上海唐锋能源科技有限公司总经理 朱凤鹃:我国膜电极技术不断实现自主化突破,功率密度较示范应用前提高超20%,贵金属铂载量已由早期的每千瓦0.4克,降至目前每千瓦0.2克以下。燃料电池汽车所用的空气压缩机,要求采用无油设计,这样是为了确保燃料电池系统在清洁的环境中工作。这家新能源企业推出的最新空气压缩机,多项关键技术实现了自主化突破。金士顿新能源董事长 张学智:在技术方面,我们的空气轴承、高速永磁电机,还有高频控制等方面取得了更多的突破,比如说我们空气轴承在启停寿命上已经突破了100万次,远远高于行业标准要求的15万次。专家表示,目前,我国实现了燃料电池系统、电堆、膜电极、双极板、空压机、氢气循环系统等关键技术自主化突破,国产化率超过80%。

    我国加大新模式多场景应用

    记者注意到,今年以来,我国在氢燃料电池汽车的产业化上,不断拓展新模式以及多场景的应用。

    在内蒙古锡林郭勒国家能源集团的胜利能源露天矿区,记者看到,一台全身绿色的重型矿卡格外醒目,有别于其它重卡,它还整整齐齐背着36个储氢罐,总储氢量达到5052升。矿区相关技术人员表示,这是国内首台110吨级氢电混动无人驾驶重型矿卡,日前刚刚通过无人驾驶模拟全流程道路测试,这个大家伙的动力系统不同寻常,由4个单堆氢燃料电反应堆加上磷酸铁锂动力电池组成,总输出功率最大可达900千瓦。那么,为什么要采取氢电混动的新模式呢?国家能源集团胜利能源机电信息中心主任 刘喜:这是为了适应北方露天煤矿所处特殊工作环境,冬季时间较长而且极寒天气居多的特点,氢燃料电池在北方极寒和风雪等极端气候条件下可以持续提供热量,同时在行驶过程中只产生水,还能长时间连续工作,可实现矿山每天20小时以上的高强度作业。记者了解到,目前在我国绝大部分大型矿卡使用柴油动力系统,以百吨级矿卡为例,按照年消耗燃油300吨测算,这台氢能矿卡同比可实现减少碳排放1000吨以上,相当于植树56000棵。除了新模式的应用,国内氢燃料电池汽车在多场景上也实现了规模化应用。在广州,韩国现代汽车的40台4.5吨氢燃料电池环卫车,及100多台4.5吨氢燃料电池物流车刚刚投入运营。在上海,从2022年开始,上汽开始了氢燃料电池汽车正式大规模商业化示范运行,迄今为止,氢能源MPV已示范运营500台,示范总里程超570万公里。

    到2035年预计达到百万辆规模

    国家燃料电池汽车示范有关部门表示,当前我国燃料电池汽车产业发展,正处于由政策引导向市场放量转变的关键时期。

    专家表示,未来若实现更大规模的产业化发展,需要加强氢能供应保障力度,提高加氢站的覆盖率和利用率,深入挖掘优势应用场景,打造跨区域氢能高速公路综合示范路线,鼓励探索网约车、出租车等燃料电池乘用车应用,预计到2035年我国氢燃料电池汽车保有量将达到100万辆规模。中汽中心新能源检验中心燃料电池部部长 张妍懿:这意味着氢燃料电池汽车这一战略性新兴产业发展取得了阶段性成效,将有利于促进绿色出行方式的普及,构建低碳环保的交通体系。

  • 原文来源:https://www.china5e.com/news/news-1179720-1.html
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  • 《燃料电池汽车离产业化还有多远》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:wukan
    • 发布时间:2018-05-20
    •   中国汽车工业协会最新数据显示,今年前4个月,我国新能源汽车产销分别完成23.2万辆和22.5万辆,比上年同期分别增长142.4%和149.2%,不仅远超车市整体增幅,也远超人们预期。   在这种形势下,汽车行业开始普遍触“电”,纯电动汽车市场已经挤得“无处下脚”。不少企业另辟蹊径,开始投身氢燃料汽车的研发,不少地方也纷纷将燃料电池汽车产业列为发展重点。   那么,燃料电池汽车离真正产业化究竟还有多远呢?   成熟度比电动车至少差10年   在前不久举行的北京国际车展上,福田欧辉8.5米氢燃料电池客车吸引了不少观众眼球。据介绍,该车加注氢气10分钟,续航里程可达500公里,目前已获得百辆订单,这也是燃料电池汽车全球最大商业化订单。   “在世界各国政府、科研机构和企业共同推动下,燃料电池技术近年有较大进展。”中国汽车工业协会常务副会长董扬表示,从加拿大巴拉德公司1991年申请专利开始,燃料电池汽车的研究已有近30年历史。2015年1月,丰田汽车公司的“未来”(Mirai)品牌燃料电池汽车正式投产销售,标志着燃料电池汽车的技术路线基本确定,开始进入产业化阶段。   虽然我国燃料电池产业起步比日本晚,但近年来也取得了长足进步。经过20多年的研发和示范运行,目前我国已经初步掌握燃料电池电堆及其关键材料、动力系统、整车集成和氢能基础设施的核心技术,基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台,培育了一批从事燃料电池及关键零部件研发生产的企业,初步形成了以大学研究院所为主,骨干企业参与,涵盖制氢、储氢、输氢、氢安全及燃料电池技术的研发体系,实现了百辆级动力系统与整车的生产能力。截至2017年底,我国燃料电池汽车商业化订单已突破千辆,用于示范运营的氢燃料电池汽车有200余辆,全国范围内建成加氢站8座。   不过,这组运营数字远不如纯电动汽车。“虽然燃料电池有电堆效率比内燃机高、完全没有排放污染等巨大优点,但是由于氢的储存方法未能确定,电堆体积过大,效率太低,质子交换膜使用贵金属多等具体技术问题未能攻克,燃料电池汽车真正产业化还面临较多困难。”董扬认为,当前我国燃料电池汽车与2009年的纯电动汽车状况相似,还属于“十城千辆”的规模化研发推广阶段。就产业成熟度而言,燃料电池汽车与动力蓄电池电动汽车相比,还有10年甚至更长的差距。   产业突破必须迈过“三道坎”   乘用车最能体现一国汽车产业技术水平。数据显示,当前全球燃料电池乘用车市场主要为日本丰田、本田和韩国现代汽车所占据。其中,丰田的Mirai以2039辆的注册量占据了全球燃料电池汽车销量的88%。相较之下,我国正式推出的燃料电池乘用车落地产品仅有上汽荣威950一款,且并未正式面向私人消费市场。   为何我国氢燃料电池汽车难以推广呢?“首先,燃料电池使用寿命太短。”新研氢能源科技有限公司CTO、IEC国际标准召集人齐志刚举例说,上汽荣威950燃料电池汽车运行时间在3000小时左右,离实际应用所需的5000小时还有较大差距。   “更重要的是,由于对环境、温度、湿度无法控制,在实际运营中,氢燃料电池的寿命会大打折扣。”清华大学汽车工程系教授陈全世表示,即使寿命达到5000小时,以一天运营15小时计算,一辆公交车仅能运营不到一年的时间,根本无法支撑产品的商业化运营。   其次,氢的供应链尚未形成。据专家介绍,关于氢的制取,当前有工业副产氢和利用光伏、风能等碎片化能源制氢等不同技术路线;关于氢的输送,也有高压、液化和利用天然气管道等不同路线,都需要进行经济、技术方面的比较和商业模式的探索。   中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉表示,目前我国氢气储存和运输企业少,氢气的供给体系并不稳定。   再次,生产和使用成本高也制约了推广。“目前,全球技术领先的丰田也是在‘贴钱’推广,其真正的价格要远高于纯电动汽车,更不用说燃油车。”陈全世表示,“丰田去年销售的几千辆燃料电池汽车中,80%用于租赁业务,其性价比也远未达到市场推广要求”。   记者走访发现,目前国内一辆燃料电池汽车售价大都在百万元以上。“之所以价格居高不下,主要原因是规模太小。”上海电器科学研究院北京分院院长卢琛钰表示。   同时,燃料电池汽车使用成本也偏高。“为了保证氢气运输安全,我国规定压力容器必须很牢固,同时要求运输氢气的压力不能太大。”北京低碳清洁能源研究所氢能研发部经理何广利表示,压力低储存量就少,“综合来算,氢气储存和运输成本每立方米约为9元,远超过制氢成本”。   此外,加氢站建设投资也较大。衣宝廉告诉记者,不算土地,一座日加能力在200公斤的加氢站的建设成本至少在1500万元以上,远高于加油站和充电站,这对不少企业形成了较高门槛。   谁能胜出在于市场选择   在我国新能源汽车推广和应用上,始终存在着插电式、纯电和燃料电池三条技术路线之争。其中,由于氢的能量密度是油的两至三倍,再加上它在加氢环节的客户体验和传统能源车是一样的,加一次氢仅用2分钟至3分钟,续驶里程可达500公里至700公里,很长时间以来,燃料电池汽车都被认为是国家新能源汽车技术路线终极解决方案。   然而,与纯电动汽车相比,燃料电池汽车不仅在我国,在全世界的推广应用都不太理想。“本世纪初,在动力蓄电池能量密度达不到汽车使用需求的前提下,专家多认为燃料电池汽车是电动汽车的终极阶段,这可以理解。但是近年来,动力蓄电池技术已有重大进步,对此结论应重新评估。”在董扬看来,就当前技术状况,动力蓄电池电动汽车更适用于城市、短途、乘用车,而燃料电池汽车更适用于长途、重载、商用车。“二者是互为补充的关系,并不是互相替代的关系,至于将来孰优孰劣,由于技术还在发展,基础设施正在建设,商业模式也在持续不断创新,仍存在巨大变数。”董扬说。   氢能燃料电池技术需要加快发展,这符合我国能源革命的需要。“但氢和电都是能源载体,并无‘终极’之说。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高也不同意“氢是终极能源”和“氢能燃料电池车是终极环保车”的说法。他认为,小型轿车对能量要求较低,锂电池可能发挥更大作用,“所以就新能源汽车而言,燃料电池与纯电将来会是共生共存”。   “纯电动、氢燃料和混合动力,都有各自的优势,中国市场这么大,三条技术路线在今天和明天都是需要的。”在5月12日举行的第十届汽车蓝皮书论坛上,上海交通大学智能网联电动汽车创新中心主任殷承良说,至于未来究竟谁能胜出,“取决于技术进步和市场选择”。   按照我国相关产业规划,到2030年,我国燃料电池汽车运营要达到100万辆。届时,中国有望成为全球最大的燃料电池汽车市场。如何加快燃料电池汽车的产业化步伐?“这需要汽车整车及能源大企业等产业主力军介入,产业主管部门牵头,选择条件较好的省域地区开展部省合作。”董扬认为,只有迅速形成万辆等级的生产,才能打通产业链。