作者:科信 张双虎 来源:中国科学报 发布时间:2022/9/8 14:47:17
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2022世界新能源汽车大会
新赛道 新“引擎” 氢能迎来发展春天

 

8月26日,2022世界新能源汽车大会“氢能与燃料电池汽车商业化”主论坛会场里,弥漫着浓浓的氢能产业发展“春天的气息”。

在领导致辞、主题报告和专题演讲环节,与会专家表达得最多的是,氢能产业已成为战略性新兴产业和未来产业重点发展方向,正面临重大历史发展机遇期。

也许只是巧合,与会场里大家一致看好氢能产业相呼应,当天的资本市场上,氢能源板块也在股市震荡中被投资者追捧,表现亮眼,多只个股拉升涨停。

在“双碳”目标的大背景下,氢能源产业发展似乎在新赛道上搭载了商用汽车的新“引擎”。

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2022世界新能源汽车大会“氢能与燃料电池汽车商业化”主论坛。图片来源:中国科协信息中心

引领国际潮流

“总体来看,全球氢能产业尚处于初期示范和商业模式探索阶段。”国家能源局总工程师向海平致辞中说,“从我国国情和能源发展实际出发,氢能在能源革命中有重要的战略地位。”

氢能作为二次能源,具有来源多样、终端零排、用途广泛等优势。氢能能够实现电力、热力、液体燃料等各种能源品种之间的跨能源网络协同优化。因此,发展氢能产业对于碳中和目标有着非常重要的战略意义。

一方面,我国“双碳”目标的提出为氢能产业发展提供了前所未有的历史机遇;另一方面,氢能相关技术近年来不断发展成熟,氢能制备、储运的经济成本持续降低。随着应用场景的不断丰富,必将进一步牵引氢能应用的产业需求,为氢能提供广阔的发展空间。

“氢燃料电池商用车是中国氢能燃料电池的特色和优势,与10年前纯电动车的发展情况类似,我们正在引领国际潮流。”在当天的主题报告上,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高说。

据国际能源机构(IEA)统计,全球燃料电池商用车基本都是在中国推广的。尤其巴士和卡车,其他国家基本没有,而在中国却有着成功的推广使用。

“能取得引领全球的地位,得益于中国在燃料电池汽车技术方面的进步和一系列应用示范。”欧阳明高说,“和六七年前相比,目前我国燃料电池的寿命、经济性、安全性等各项指标都有大幅度提升。”

2008年北京奥运会时,我国开始氢能燃料电池示范应用,从国外进口了十几辆最先进的燃料电池大巴,并建成国内首座加氢站。到2022年冬奥会、冬残奥会上,中国已有超过1200辆各类氢燃料电池车参与示范应用,累计运营里程超375万公里。同时,冬奥会示范运营车辆全部使用绿氢,减排二氧化碳2700吨。

国家能源局公布的数据显示,截至2022年上半年,我国建成运营加氢站269座,除甘肃、青海、西藏外,其余各省份至少有一座加氢站,目前加氢站总数已经是世界第一。

截至2022年7月,我国燃料电池车保有量达10561辆,是全球燃料电池车保有量最多的国家。车辆运行涉及全国68座城市,基本上从原来小规模示范进入商业化推广初期。

“整体来说,在‘双碳’目标和各项新能源政策支持下,在资本助力、产业协同发展、技术进步、基础设施建设带动下,我国很有可能成为全球第一个实现燃料电池汽车产业化、商业化的国家。”北京亿华通科技股份有限公司董事长张国强说。

抓住重要窗口期

“这次冬奥会开始前我们担心氢的安全问题,压力很大,还专门请国际氢安全国际咨询委员会来把关。”欧阳明高说,“但事实证明,氢能利用是安全、可实用化、可商业化、可规模化的技术。”

作为2008年奥运会氢能燃料车保障组成员之一,张国强对比两次奥运会氢能燃料车使用情况后认为,冬奥会氢燃料电池汽车的示范有两方面意义:一是让全世界看到氢能可以作为一种能源保障人类大规模出行需求;二是通过复杂路况(最低温度零下28摄氏度,最大坡度16度,最高海拔2198米)实现零事故,验证了当前氢燃料电池技术的成熟度。

目前,我国氢燃料电池车保有量超过1万辆,而且正通过“以奖代补”的形式,形成总规模万辆级的5个氢燃料电池车城市群。也就是说,今后两三年,还有1万辆氢燃料电池车“正在赶来”。

“未来几年是燃料电池车发展最重要的窗口期。”欧阳明高说,“但我们同时也面临燃料电池效率低、寿命短、成本高等问题。”

欧阳明高解释说,提高效率、降低损耗可以减少氢瓶数量、减轻热管理负担,尤其对商用车来说,不但要面对国外厂商的竞争,还要面对来自纯电卡车的压力。所以,燃料电池领域要改进材料、电堆和推进系统,通过技术创新来解决寿命问题,也要通过规模化和国产化来降低成本。

近年来,不少中国企业通过“剥洋葱”的方式,解决了发动机技术、电堆技术、模电极技术难题。欧阳明高说,虽然在某些方面还有些差距,但金属板电堆、石墨板电堆等技术路线都取得了突破,一些典型产品的技术指标已经跟丰田、巴拉德差不多了。

“经过这么多年发展,我们基本掌握了燃料电池相关核心技术,后期随着量的增长,成本会指数级下降。”张国强说,“未来产业发展会面临很多挑战,但目前最急缺的是基础设施保障。”

丰田汽车(中国)投资有限公司高级执行副总裁董长征同样认为,要实现燃料电池普及,基础设施建设十分重要。

“现在我国能对应70兆帕的加氢站只有19座,其中能正常商业运营的70兆帕加氢站仅8座。这个数字对于行业来说是远远不够的。再环保的技术,只有普及后才能为环保做贡献。”董长征说,“再如,目前经销商或4S店都不能更换或维修氢瓶,必须返回工厂进行作业,这给客户带来极大不便。今后希望能加快立法、完善监管体系,允许满足安全条件的4S店开展这方面业务。”

以车用为“引擎”

数据显示,目前交通领域用能占能源使用总量的11%,其中大部分为化石燃料;碳排放也占全国碳排放的11%左右。谈及氢能源产业的发展,欧阳明高认为,可以通过应用端带动基础设施,“氢能燃料电池汽车只是一个先导和突破口”。

未来新能源革命,氢和电是两个主要能源载体。氢电可以互相转换,既是物质基础又是动力基础。欧阳明高认为,可再生能源、电网、制氢、转换、储氢、运输、储能、应用,每个环节都有很多选择。

“现在我们要攻克重卡和长途客车,再扩展到各种重载交通工具,然后是火车、船舶、飞机。这是发展氢能源的路径。”欧阳明高说。

在本届大会的技术展上,各类氢燃料动力汽车也成为展会的亮点。福田汽车搭载了亿华通240千瓦氢燃料电池发动机的49吨重型卡车吸引了众多参会者的目光。这款车最高满足1000公里以上续航需求,被业内专家认为是我国重卡领域燃料电池的技术突破。

展会上亮相的,还有捷氢科技自主设计的大功率质子交换膜燃料电池系统——捷氢启源P4H,系统采用了PROME Smart智能算法,让系统效率大大提升,最高效率可达60%,在25s内实现-30℃无辅热的低温启动。具有高可靠性、高效率、长寿命等优势。捷氢启源P4H燃料电池系统可应用于燃料电池乘用车、客车和中重卡等领域。

现代汽车带来的NEXO中国版也吸引众多观众驻足。这款氢燃料动力汽车在续航里程及补能方面有着优异的表现,在充满氢的情况下,CLTC-P工况下续航里程可达550公里,加满氢仅需5分钟,完全解决了新能源汽车补能时间过长和续航焦虑等问题。

无论是本届大会的专题报告还是技术展,都能看到氢能正在新能源汽车领域发力,未来车用引擎将进入“氢”时代。

 
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