上燃动力第三代燃料电池发动机发布 氢能时代还有多久到来?

原标题:上燃动力第三代燃料电池发动机发布 氢能时代还有多久到来?

图文|程功

[搜狐汽车·黑·客] 还记得在上小学的时候《自然》课本里就写到,氢能是“取之不尽用之不竭”的清洁能源。近些年,国内不断掀起研究氢能源的浪潮,在车规级零部件的研发方面,新技术层出不穷。

11月8日,未势能源旗下的上燃动力推出了第三代氢燃料电池发动机——“超越-300E”。这款发动机的最大功率达到了100kW,主要用于公交客车、中重型载货车。另外,这款燃料电池发动机系统部件实现了100%国产化,较当前市场主流产品成本下降28%,并将于2020年11月投入量产。

[ ·1· 氢燃料电池发动机到底是什么东西?]

氢在车辆上的应用离不开氢燃料电池这一部件,但仍有很多人在疑惑,这究竟是个什么东西?

氢燃料电池虽然名字带个“电池”,但它并不储电,而是一套发电装置

电子到达正极后,与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给正极的氧,可以从空气中获得,因此只要不断地给负板供应氢,给正极供应空气,并及时把水带走,就可以不断地提供电能。

由于氢在水中即可获得,而地球最不缺的就是水。氢燃料电池若得到大规模应用,那么人类的能源问题也将迎刃而解。但现实很骨感,上燃动力副总经理吴兵表示,市场能否接受燃料电池汽车,其关键点还是取决于“性价比”问题。“经过十多年的发展,我国燃料电池的成本已经下降了约80%左右,但是这个水平还远远不够支撑燃料电池汽车商业化落地运营。”

[ ·2· “超越-300E”超越在哪?]

在上燃动力涉足氢燃料电池发动机这些年,一共经历了三次迭代。

据上燃动力方面介绍,超越一代(40kW)主要诞生于2001-2005年,超越二代 (55kW)诞生于2006-2007年。这两代发动机都基于分布式设计,氢能发电与动力输出等模块分布在车辆四周,结构相对复杂。而此次发布的第三代“超越-300E”发动机则采用了集中式设计,一个发动机内包含了所有模块,满足了车规级要求,可以进行大规模商用。

同时,第三代“超越-300E”还基于前两代的技术基础,通过一体式绝缘结构,内绝缘式及阻断式工艺,首次全面实现内绝缘设计,提升了发动机的可靠性。同时,基于FC-动力电池能量匹配策略与运行线路优化策略,相较于当前市场主流产品,氢耗低于10%,效率高于4.5%,成本下降约28%,系统部件级国产化率实现100%。

这些技术优势虽然听上去拗口,但可以实实在在的反映到客户用车成本中。举例来说,在使用寿命方面,从前的氢燃料电池发动机寿命为2000小时,“超越-300E”可以达到10000小时;在可靠性方面,从前的氢燃料电池发动机无故障时间为0.5万公里,“超越-300E”则升级到5万公里;在成本方面,从前的氢燃料电池发动机成本约为11.26元/Km,而“超越-300E”的使用成本在6.66元/Km左右,相比较来说,普通的柴油发动机使用成本在7元/Km左右。

“超越-300E”最大功率可以达到100kW,重卡可以按照实际需要,选装一台或两台发动机。大功率燃料电池系统,是未来发展必然趋势。目前,国内研发氢燃料电池发动机大多在30kW到60kW之间,无法满足重卡功率需求。中国车用燃料电池技术要想在国际上具备竞争力,提升燃料电池系统功率、体积比功率、低温启动性能、系统寿命和耐久性是当前重点任务。

[ ·3· 氢能源虽好 但大规模商用仍然太难]

综合来看,“超越-300E”的发布,在一定程度上可以促进氢能技术加速实现商业化进程。但氢能源的黄金时代就此到来了吗?

随着全球新能源体系大规模发展,氢能凭借其优异的综合特性,成为国际能源变革的重要选择。在新能源汽车领域,由于氢燃料电池发电原理是电化学,车用效率比较高,可达到60%左右,与纯电动汽车和插电式混合动力汽车相比,更适合于大功率、长程的运输,尤其在公交车和重载车方面应用领域有明显的优势,这也是燃料电池车能够代替柴油车的关键点之一。

同时,加氢站的基础设施建设占用空间,也低于纯电动充电桩/站。据统计,给相同多的车辆补充能源,如果充电站需要180个篮球场大小,那么加氢站只需要12个。我国氢能产业发展虽渐具规模化,但诸多短板犹存,单纯的靠市场应用倒逼产业与技术进步并不容易。

首先,目前的制氢与储氢技术并不完美。我国是一个“富煤少油”的国家,氢气的制造主要来源于炼焦、氯碱、丙烷脱氢、乙烷制乙烯等副产氢气,如果单纯利用电解水制氢,也大多依靠风能等清洁能源。氢气制造难以突破产业化的瓶颈,规模有限。在储氢方面,我国的高压气态储氢方案应用最为广泛。简单来说,这种方法通过高压压缩,来让更多气态氢储存在储氢罐里。其优点是成本低、能耗相对小,但储氢罐的成本十分高昂,一辆商用车上的储氢罐成本约在5-6万/个左右。

其次,目前我国的加氢设施也相对较少。国金证券数据显示,目前我国运行的加氢站共有31座,大部分分布在长三角、京津冀、珠三角等发达地区,无法满足商用车物流大规模使用。商用车干线物流行驶里程通常为数千公里,跨越数个省市,氢能源商用车无论是可靠性还是加氢便利性,与传统柴油商用车相比存在劣势。

[ ·4· 越来越倾斜的政策 氢能时代为期不远]

任何新生事物都离不开扶持,虽然氢能源的道路曲折,但前途光明。单靠市场需求无法真正推动氢能商业化落地,全世界各国都给出了自己的产业发展方案。

英国和比利时在2016到2018年间,相继发布了氢能路线图。2019年,欧洲也发布了《欧洲氢能路线图》,氢能源汽车的推广规模预计2030年达到420万;日本在2014年发布了《氢燃料电池普及促进策略》,在2019年发布了《氢能/燃料电池战略发展路线图》,氢能源汽车的推广规模预计2030年达到80万;韩国在2012年启动了绿色氢城市示范项目,2019年发布《韩国氢能产业路线图》,预计2030年推广至180万辆的规模。

在我国,2019年被视为氢能及燃料电池汽车产业发展关键之年。开年以来,在国家能源战略政策导向下,氢能源首次写入《政府工作报告》,全国各地超17个省市地方政府纷纷出台氢能发展路线图,逐步明确氢燃料电池汽车补贴明细,并陆续出台多项产业发展扶持政策。

目前,我国燃料电池汽车累计产量为4525辆,其中2%为乘用车,40%为物流车,58%为客车,累计运营里程为160万公里。根据路线图规划,到2030年,我国燃料电池汽车的规模将达到100万辆。

[ ·5· 写在最后]

目前我国国内有两种主要实现新能源的路线,一种是纯电动技术,另一种就是燃料电池技术。在着力发展纯电动10年后,我国汽车产业已逐步实现与世界先进技术的看齐,并有望在纯电动领域“弯道超车”。氢能源的发展,更多会惠及到商用车领域,替代噪声大、污染高的柴油车。

“超越-300E”的发布,算得上是一位破局者。每一组简单的数据背后,往往都意味着最难的坚持,而每一项技术指标的提升与突破,也就意味着燃料电池汽车落地运营越来越接近商业化目标。

正如上燃动力总经理王亚波说的那样,“我们是’真做’,而不是为了股价。”返回搜狐,查看更多

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