《全球首套!我国零碳内燃机关键技术实现突破》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2023-07-24
  • 7月18日,园区南岳电控(衡阳)工业技术股份有限公司成功研制出了全球首套氨氢融合复合动力燃料供给系统。此前。6月28日,装载该系统的一汽解放液氨直喷零碳内燃机实现成功点火。这标志着我国在商用车氨氢融合内燃机研发领域取得重要进展,相关技术达到世界领先。

    据了解,氨氢融合零碳燃料技术,是一种可克服单一氢能在运输、储存、车载、安全及成本等方面应用缺陷的新型零碳技术,被视为全球动力和能源领域重大技术变革。

    2021年,一汽解放、佛山仙湖实验室联合南岳电控等多家单位,共同开展了氨氢融合零碳燃料技术研究。其中,南岳电控承担其中的核心关键零部件——氨氢融合复合动力燃料供给系统的研发。

    南岳电控氨氢动力项目负责人邓飞介绍,2019年,南岳电控启动并实施了“低碳、零碳”平台发展战略,着力开展低碳燃料喷射系统、后处理喷射系统、零碳燃料喷射系统等三板块核心技术攻关及关键零部件制造。

    内燃机是汽车动力源。氨氢融合复合动力燃料供给系统,是氨氢直喷零碳内燃机的“心脏”。攻关中,团队攻克了高压共轨液氨直喷系统、预燃室氢气点火系统、氨气气道喷射系统等难题,成功研制出全球首套液氨直喷零碳内燃机电控高压双共轨氨燃料供给系统,突破了零碳内燃机核心关键零部件技术,助力氨氢直喷零碳内燃机的“心脏”实现了第一次跳动。

    中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏表示,基于氢氨融合零碳动力的商用车碳中和技术是具有前瞻性和创新性的技术发展方向。我国在液氨内燃机设计、研制、燃烧系统构建,包括国产电控高压共轨氨燃料供给系统核心关键部件上的突破,标志着我国在这一重大技术创新上迈出了重要一步,有望解决新能源商用车一千公里以上长续航、重载、安全可靠等关键难题,提供更具TCO(总拥有成本)优势的碳中和商用车解决方案。

    南岳电控董事长龙美彪表示,下一步,研发团队还将在零碳燃料电控喷射系统的研发和产业化应用的方向上持续发力。

    氢内燃机(hydrogen internal combustion engine),也叫氢燃料发动机,以传统内燃机为基础,通过改变燃料供应系统、喷射系统以及燃料等,燃烧氢气产生动力,从而驱动车辆的行驶。可以简单的理解为烧氢气的发动机,其基本原理与普通的汽油或者柴油内燃机的原理一样,是基本的汽缸—活塞式的内燃机,同样是按照吸气——压缩——做功——排气4个冲程来完成化学能对机械能的转化,只是氢内燃机里的燃料是氢气。

    氢内燃机的历史可以追溯到1807年,当时瑞士人伊萨克·代·李瓦茨研发了第一款单缸氢气内燃机。我国氢发动机的研究开始于20世纪80年代初,国内一些高校和科研单位对内燃机燃氢和燃氢双燃料内燃机等进行了实验研究。

    2007年6月18日,我国自主研制的第一台高效低排放氢内燃机在重庆长安汽车集团成功地实现点火。高效低排放氢内燃机是国家“863”计划唯一立项的氢燃料重点项目,它的成功点火标志着我国氢内燃机研究技术已经获得了突破性的进展,为氢内燃机的产业化奠定了基础。

    近年来,在国家利好政策的助力下,氢能产业尤其是氢燃料电池汽车产业得到了较快发展。与此同时,作为减碳技术路线的有效补充,被“冷落”多年的氢内燃机也开始受到行业的关注。

    2022年8月,工信部明确表示要将氢气内燃机纳入氢能发展战略中予以支持,并根据氢气发动机技术进步和应用推广情况,提前布局相关标准预研。

    截止当前,一汽、广汽、潍柴、玉柴、东风、北汽等企业均布局氢内燃机,持续在这方面储备技术并取得突破,部分企业亦开发相应的车型,整个氢内燃机的技术越发成熟。

    当前,在全球能源绿色化的大背景下,不同的动力路线擅长的领域和场景不尽相同,逐渐呈现出百花齐放的市场格局。氢内燃机作为能够实现传统化石能源替代的可行性技术路线,已经引起了众多的关注。不过,目前业界还处于初步探索阶段,未来前景如何还有待观察,氢内燃机的商业化道路任重而道远。

  • 原文来源:https://www.in-en.com/article/html/energy-2325553.shtml
相关报告
  • 《我国实现零突破!》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-12-01
    • 历时13年自主研制,11月25日,在中国东方电气集团有限公司(以下简称“东方电气”)所属东方汽轮机的燃机总装车间内,国内首台自主研制的F级50兆瓦正式完工发运,即将进入工程应用阶段,标志着我国在重型燃气轮机领域完成了从“0”到“1”的突破。 四川省副省长罗强宣布:“国内首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机完工发运。”东方电气总经理、党组副书记徐鹏,四川省政府副秘书长刘全胜、省经信厅厅长翟刚、省科学技术厅厅长吴群刚,德阳市委书记李文清,中国华电四川分公司党委书记、董事长王文德等领导和嘉宾共同见证了这一重要时刻。 ▲国内首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机整装待发 重型燃气轮机是发电和驱动领域的核心设备,被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。它是一个国家科技水平和综合国力的重要象征,也是发达国家实施严格技术封锁的关键设备。2009年,东方电气汇聚优势资源、组建科研团队,联合产业链上中下游近百家单位,率先在国内开展具有完全自主知识产权的F级50兆瓦重型燃气轮机研制。 链接 2009年-2022年,东方电气13年的自主研发历程: ● 2009年,开始50兆瓦重型燃气轮机自主研发。 ● 2013年,完成总体结构设计。 ● 2016年,建成国内首批压气机、燃烧器、透平部件级试验台。 ● 2018年,压气机、燃烧器相继研制成功,同年建成目前国内最大功率的燃气轮机整机试验台。 ● 2019年,整机透平叶片精密铸造、加工完成,实现全部高温部件的100%自主制造。2019年9月,东方电气F级50兆瓦重型燃气轮机整机点火试验一次成功,获得国家能源局第一批创新发展示范项目。 ● 2020年,东方电气F级50兆瓦重型燃气轮机首次运行至100%负荷,获评“2020年度央企十大国之重器”。 ● 2021年,获批国家能源局首台(套)重大技术装备项目。 ● 2022年,实现满负荷连续运行24+72小时,标志着该型号燃气轮机完整具备了商业化条件。 ● 2022年11月25日,东方电气完全自主知识产权的F级50兆瓦重型燃气轮机正式发运,打通了自主燃机从攻关走向应用的“最后一公里”,即将开启中国自主燃气轮机产业高质量发展的新篇章。 从“0”到“1”,把这些关键核心技术掌握在自己手中: ● 建立了完整可靠的F级燃气轮机气动设计、结构设计和可靠性评估体系。 ● 攻克了F级燃气轮机高温部件燃烧器制造、透平叶片精密铸造的难题。 ● 建成了国内首批压气机、燃烧器、透平、转子动平衡等部件级试验平台和整机试验平台。 ● 构建了试验验证体系,完成F级50兆瓦燃气轮机全部验证试验。
  • 《我国深水油气开发关键技术装备研制获重要突破》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-05-16
    • 5月11日,我国首套国产化深水水下采油树在海南莺歌海海域完成海底安装,该设备是中国海油牵头实施的水下油气生产系统工程化示范项目的重要部分,标志着我国深水油气开发关键技术装备研制迈出关键一步。此次中国海油实施的500米级水下油气生产系统工程化示范应用项目,标志着我国具备了成套装备的设计建造和应用能力。 水下生产系统是开发深水油气田的关键装备,包括水下井口、水下采油树、水下控制系统、水下管汇等设备。长期以来,全球仅有5家欧美公司掌握水下生产系统的集成制造技术,导致该设备采办周期长、价格高、维保难。2018年,中国海油主动作为,大胆提出需要采用自主研发500米级水下装备开发深水油气,加快推动深水关键核心技术突破。 500米水深的水压相当于约50倍的大气压力,面对海底低温和复杂地貌等错综复杂的环境、20年免维护的苛刻条件,水下设备的密封强度、材料的承压能力、工艺质量等面临严峻的技术挑战,没有试错的机会,任何疏忽都可能造成无法挽回的巨大损失。 即便如此,负责500米级水下油气生产系统工程化示范应用项目开发设计方案的中海油研究总院院长米立军认为,水下生产系统是中国走向深海进程中的重要一环,已经积累了十余年的水下设计经验,用自主技术开发南海深水油气,是海油人义不容辞的责任。 要实现水下装备自主化,就必须先实现水下设计技术的自主能力。然而,自主开展水下生产系统设计谈何容易,一是国内水下技术团队处于刚刚起步的阶段,具有深水工程经验的人才屈指可数;二是国内水下装备技术成熟度普遍较低,尚未形成完整的水下生产系统装备产业链;三是缺少系统性的技术体系。为了从源头把控自主设计水下生产系统的可靠性,中海油研究总院在设计源头全面摸排、充分识别了水下生产系统方案风险。但是,国际上通用的分析方案是基于成熟零部件的水下生产系统,而本项目研制的水下设备普遍采用国内的零部件。如何把控首台套产品应用风险,依靠原有常规技术手段非常有限。 为保障此次示范工程顺利实施和运行,研究团队在充分消化吸收国际上水下产品标准和技术管理的基础上,因地制宜,开发了一套基于自主研发水下生产系统的技术成熟度评价体系,对每个设备的几百件关键零部件进行“庖丁解牛”般的逐项分析,最终评估合格后才能进行应用,以确保产品的高可靠性,从源头上把控首台套产品的实施风险。 要顺利应用自主研发的水下装备,除了按照国际上最严苛的产品标准进行研制和测试外,必须得到权威第三方机构的全程见证和准入认可。因此,照搬国外水下装备技术肯定是行不通的,必须依靠自主攻关来获得国际准入认可。 在水下控制系统的研发过程中,中海油研究总院完成了总体方案设计,实现了六大核心关键技术的突破,为产品研制奠定了基础。通过三年多的技术攻关,中国海油牵头联合国内中船集团等16家单位已具备了水下“四大金刚”的自主研发能力。以本项目研制的水下采油树为例,包括各类阀组、控制模块等零部件数量多达2591件,自主研发率高达90%以上。 在水下井口历时18个月的研发过程中,实现了三大高性能技术革新,开展81项工厂测试和28项陆地水环境扩展测试,充分验证了可靠性和功能性,并顺利取得了国内和国外船级社的双证认可。 目前,我国首个500米级全水下生产系统已经顺利完成海试和集成测试,即将进入海上安装阶段,预计2022年底前实现示范运行。 中国海油首席科学家、科研攻关项目项目长谢玉洪表示,只有突破深水水下生产系统的研制,才能把打开深海油气勘探开发的钥匙牢牢掌握在自己手里。未来,中国海油将持续加强原创性、引领性科技攻关,用具有自主产权的装备开发海洋油气资源,努力为保障国家能源安全作出更多更大贡献。