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【原创】权威“定调”氢能和燃料电池发展路径
氢能| 液氢 文章来源自:高工氢电网
2020-01-13 09:25:18 阅读:2659
摘要新事物本身缺乏统一的标准,发展面临多种可能性,技术路线探索多元化,国家战略层面该如何引导,企业生产与研发应当如何布局,才能防止防止资源分散,又避免错失良机,需要进一步辨析。

作为刚刚起步的新兴产业,氢能和燃料电池备受社会各界瞩目的同时,也存在很多争议。新事物本身缺乏统一的标准,发展面临多种可能性,技术路线探索多元化,国家战略层面该如何引导,企业生产与研发应当如何布局,才能防止防止资源分散,又避免错失良机,需要进一步辨析。

1月10-12日,以“把握形势 聚焦转型 引领创新”为主题的中国电动汽车百人会论坛(2020)在北京钓鱼台国宾馆召开。在论及氢能和燃料电池发展趋势时,相关政府官员、权威专家、企业高层等都给予了具备数据、事实支撑的有效建议,同时也呼吁重视发展氢能及燃料电池汽车。

高工氢电作为受邀媒体,发表百人会观察系列报道,以供行业人士参考借鉴。首篇梳理了全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高,清华大学车辆与运载学院党委书记、教授李建秋,Hynergy GmbH总经理Tobias Brunner等演讲嘉宾的核心观点:

全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢

演讲要点:①发展氢能作用巨大;②燃料电池应用范围广泛;③燃料电池与纯电动长期共存;④六个方面推动氢能和燃料电池发展

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以电力和氢气为代表的二次能源具有来源多样化、驱动高效率和运行零排放的技术特征。由氢气和电力驱动的新能源汽车不再受地域资源的限制,包括一些石油集中地区的动乱都会受到这些限制,也不再随着石油价格而起伏,对维护能源安全、保护大气环境、推动产业升级都有巨大的作用。

而燃料电池是氢能发展的关键技术和重点领域,特别注意到,我们现在多数的关注还是在交通领域上面的大量应用,无论是乘用车、客车、中重卡车以及专用车辆,其实氢能和燃料电池在其他领域的应用也是十分广泛的。比如我们在上海就有一百多个通信基站的备用电源是用燃料电池来承担的,其他的包括水下运输、包括医院的应急电源都可以用到。因此,氢能和燃料电池不光是新能源汽车上面的重点,应该从国家能源战略的角度来考虑氢能源发展的作用。

新能源汽车发展战略当中,纯电动和燃料电池汽车是同等重要的,长期共存的。在科技创新当中,他们是互相补充的、循序发展的。纯电动的发展,对燃料电池也是一个推动,燃料电池发展又拓展了纯电动的应用,他们在市场当中是各有定位、互不替代的。特别是大家现在得到的共识,就是在长距离、重载级用的,特别是城市建的交通当中,使用燃料电池是更加合理的。

建议从六个方面来推动氢能和燃料电池产业的发展:一是要坚持战略引领。建议国家要把氢能纳入国家的能源战略体系,明确氢能在能源体系当中的定位,特别是要开发氢能和水电、风电、光伏发电互相补充的这样一套体系。

二是要坚持创新驱动。分析当前产业技术的短板和竞争优势,来攻克基础材料、核心技术和关键器件实现自主创新和高水平开放合作的协同推进,重点突破关键技术;三是要加快产业布局;四是要坚持市场导向;五是要坚持标准先行;六要扩大国际合作。

中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高

演讲要点:①与纯电动相比,燃料电池动力综合优势更适合商用车;②今后五年成本降一半以上;③中国氢燃料电池汽车技术路线图修订2019;④面向汽车应用的氢能氢能战略简化与聚焦——绿氢

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与纯电动比较的成本平衡点:乘用车500公里左右,大型商用车200公里左右。(EV动力是电池和电机;FCV动力是储氢瓶+燃料电池+电机;储氢低于储电的成本差价随续航里程增加产生的总成本优势减掉燃料电池系统的成本相抵消,得到的续航里程数值就是其与纯电动的平衡点)

氢燃料电池动力系统更适合长途大型高速重载替代柴油机;动力锂电池动力系统更适合替代汽油机;柴油商用车的总量大大低于汽车轿车,但油耗和排放大体相当,因此意义重大。同时,轮船、飞机、潜艇、火车、作业机械等都有可能采用氢燃料电池动力系统,应用范围广。

目前的初步相比五年前降低一半,今后五年再降一半以上。靠规模扩大和进口替代,如国产膜取代进口每平米从2500降到1000以内。动力电池经历了相似的过程。

中国氢燃料电池汽车技术路线图修订2019:2020年,燃料电池汽车起步期,保量辆1万辆,标志车型为燃料电池城市大客车;2025年,基于现有储运加注技术,各城市因地制宜,经济辐射半径150公里左右,运行车辆5-10万辆,标志车型为燃料电池大型SUV;2030-2035年,突破新一代储运技术,突破加氢站数量瓶颈,城市间联网跨域运行,保有量100万左右,标志车型为燃料电池长途重卡。鉴于多种技术路线你追我赶的竞争态势,燃料电池汽车要想脱颖而出必须达到2035年目标。

氢燃料电池商用车挑战:车载储存-加氢站-氢气价格三大挑战。总体看氢供应总量不是瓶颈,但氢来源的技术路线却成为了2019年热点。

面向汽车应用的氢能氢能战略简化与聚焦——绿氢:氢能定位上,主攻绿氢既突出重点又简化质疑氢来源的问题;氢能制取上,绿氢制取主途径是风电光伏电解水。10%弃电制氢能够满足2025燃料电池汽车用氢需求,50%弃电能够满足2035年燃料电池汽车用氢需求;氢能运输上,主通道——千公里以上长途运电(当地制氢)或管道输氢/掺氢;氢配送——200公里以内短途气氢(中国的优势是输电主干网全球领先,气氢管道和液氢储运非常薄弱,基于绿电的绿氢给了我们扬长避短的机遇)。

清华大学车辆与运载学院党委书记、教授李建秋:

演讲要点:①燃料电池在国民经济和国防领域的应用会越来越广泛;②液氢储供系统可以具备在车上使用的能力,与重卡结合可让续航里程达1000公里

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通用提出了一个无人平台的概念,用燃料电池作为动力的。也有大型的SUV、军用的车辆采用燃料电池作为动力。在客车领域,尤其是我们国家现在发展的非常活跃,各种各样的车。我们也观察到目前在国防领域,燃料电池也有升温的趋势。欧洲在潜艇上开始用燃料电池。丰田月球车也准备用燃料电池作为动力,可以看到燃料电池在国民经济和国防领域的应用会越来越广泛。

将来燃料电池还会在飞行车辆和特种车辆里面得到应用,比如我们现在也正在论证,将来会彻底改变我们人类出行的飞行汽车,现在有几家已经在做了。

我们2019年一个很大的进步是在燃料电池长续驶里程重卡的研发上面,突破了大功率燃料电池发动机的技术,大容量液氢储氢的技术,以及大转距、高转距的电动轮组成的电动桥的技术。应该说从全球来看,在燃料电池重卡领域,同时具备研发这三项关键技术的只有我们这个团队。

我们就两个五百升的液氢的储氢系统,航天101所研发的,加起来可以到60公斤的储氢量。35吨的重卡能够跑800公里。大功率的发动机是由亿华通研发的,现在开始小批量制造,配套整车了,净功率达到105千瓦。

整车是北汽福田正在装车,大家可以看到电动轮一边装轮胎,另外一边没有装轮胎。电动轮的特点是什么呢?第一,它的所有机械接口和传统的机械桥是一样的,但是我们把电机直接集成到轮胎里面。这样的话,特别适合于我们重卡的领域。同时我们和101所合作,用我们现有的物流车,它的液氢储供系统已经连续给发动机供氢做了测试,这个也是我们今年的一个比较大的进展。

这样的话,为我们重卡后面的调试打下了基础。这是我们当时联调的情况,也做了相关的测试。测试的结论,液氢储供系统可以具备在车上使用的能力,为我们后面的重卡实车调试打下了一个基础。我们准备做一个续驶里程一千公里的液氢重卡。

Hynergy GmbH总经理Tobias Brunner

演讲要点:①可再生能源离不开氢气;②低碳出行离不开电池和氢气;③气态和液态氢气路径共同主导;④燃料电池商用车和乘用车各自有自己的市场。

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气态氢气把高成本传递给来下游的运输和加氢环节;液氢将成为具有经济性的可再生能源交易的载体;在产业链上游,液氢可以利用绿色并且低成本的可再生能源,运输效率高,但在车载储氢和加氢环节上仍然需要克服一些挑战;液氢因其运输成本优势和加氢站站地面积小而成为氢气运输主流路径;深冷技术(液氢和深冷高压CcH2)在商用燃料电池汽车应用中有很大的潜力。

燃料电池汽车在冬季性能上优于纯电动汽车;到2030年,长里程燃料电池重卡和商用车队将打败传统燃油车和其他低碳技术成为早起商用案例。

高工氢电百人会观察系列报道未完待续,敬请关注!

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