這就是終極能源形式?探訪國內最具規模氫能產業基地

2019-09-02 18:03:13 作者:曾惠君、謝鵬

  【太平洋汽車網 技術頻道】汽車電氣化大趨勢的當下誕生了“電動爹”這個新詞,原因是充電慢、充電樁少等有著種種不方便的電動車日常使用仿佛要把它當爹來伺候一樣。

  相比于被戲稱為“電動爹”的純電動汽車而言,氫能源因為在補給效率上遙遙領先,再加上取之不盡和排放零污染的優勢,被不少專家譽為終極的汽車能源形式。這么好的東西卻不能普及,最基本的原因是整個氫能源產業技術難度高和耗資巨大。

這就是終極能源形式?探訪國內最具規模氫能產業基地

  在氫能源車方面高瞻遠矚,要錢有錢,要技術有技術,豐田說自己第二沒人敢說第一。據了解,中國也不是沒有企業能在氫能源方面挑戰豐田,在云浮坐落著一個國內最具規模的氫能產業基地,氫能產業化程度就連豐田也專門派專家從名古屋過來參觀學習。本文帶大家一起來看看這個連豐田都點贊的氫能產業基地。

豐田都點贊的氫能產業基地

  頂著廣東接近40℃燒烤模式般的高溫,我開著04款陳年花冠從廣州到了143公里外的云浮氫能產業基地。

  我想起編輯部來自云浮的西山老師曾指著一塊石頭說這是她家特產。果不其然,在思勞鎮的高速口下來后,便是石材一條街,除此之外便是灰塵、荒山以及狂奔的大貨車,你甚至會懷疑自己是不是走錯地方。直到進入國鴻大道,你才會發現氫能產業園是真實的存在。

氫能產業園探訪:聽我的!這才是終極能源方式

  在這樣一個連美團外賣都叫不到的地方,卻是暗藏著一片行業新藍海。據了解云浮氫能產業基地是目前國內最具規模的氫能源產業園。這里除了有國內最早業運營的加氫站外,還有氫燃料電池電堆及動力系統生產線、飛馳客車的生產車間、氫能研究院等。

  知道國鴻氫能的人相信不多,廣東國鴻氫能科技有限公司作為園區內的核心企業,是一家在國家領導的高度關注和各級政府大力支持下,以氫燃料電池為核心產品的高科技企業。

  國鴻氫能是國內氫能產業實力雄厚的燃料電池供應商,擁有全面的解決方案,并在云浮專門成立了氫能研究院,獲批設立國家級博士后科研工作站,曾與國內外多家著名的氫能企業和院校開展研發項目合作及技術交流,在燃料電池電堆及其核心零部件國產化和自主研發取得了突破性技術成果,關鍵技術完全自主可控。目前,其主要產品包括氫燃料電池電堆、系統模組、備用電源等。

氫能產業園探訪:聽我的!這才是終極能源方式

這就是終極能源形式?探訪國內最具規模氫能產業基地
上面航拍圖就是這張地圖中的黃色部分

  其中,必須要提到它的明星產品——燃料電池電堆。作為系統的核心發電單,電堆就好像人類的細胞,其性能和壽命是系統對外穩定輸出的決定因素。但是,國內具備電堆批量化生產技術的廠家屈指可數,國鴻氫能便是其中一家。

  近年來,國鴻氫能與加拿大燃料電池生產商巴拉德動力系統公司合作,引進9SSL系列燃料電池電堆技術。目前,國鴻氫能已經建成年產2萬臺電堆的全球產能最大的電堆生產線,設備國產化率達到了90%。聽著有點抽象,還是直接上圖,看看它長什么樣吧:

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  發電效率高達60%,秒殺內燃機的熱效率。現在,國鴻氫能研發的電池堆主要用于商用車,包含宇通、福田、飛馳等大部分客車廠都是其朋友圈中的成員,而在乘用車方面,國鴻氫能可根據相關技術要求開展乘用車燃料電池系統開發。

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  可以說,國鴻氫能在電池堆領域已經占據半壁江山。按照官方的說法,2017年全國約有1200輛氫燃料電池車上牌,其中約50%的車輛正是使用國鴻氫能的燃料電池產品。來到2018年,國鴻氫能出貨量大約3000多臺,國內市場占有率為70%~80%。

  這得益于國鴻氫能的產業化布局比較早,通過前期批量化生產,形成了規模化生產,生產成本大幅降低,同時批量化市場銷售,坐上該細分領域的C位。

加氫3分鐘能跑500km?

  氫能源汽車本身也是電動車,通過氫燃料轉換為電能存儲到電池內,再由電池將電能轉化為勢能驅動車輛。氫能源車最大的優勢是能夠實現與燃油車的使用體驗實現“無感切換”,豐田Mirai可以做到加氫三分鐘續航500公里,和加油沒有任何體驗上的區別。

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  發展氫能源車就要先建加氫站。加氫站的建設成本和運營成本遠高于充電樁和加油站,單個加氫站的建設成本需要過千萬。國鴻加氫站目前還只是提供給商用車使用,所以直接建在公交車場旁邊就行。

  但要全面普及到私家車市場,加油站內嵌套加氫站是最佳的方式。目前日本和美國加州都是采取加油站和加氫站一體化建設運營的方案。國內中石化和中石油也已經開始布局規劃一體化油氣站。

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  從外觀來看,這個加氫站與普通加油站并無太大區別,只是附近多了儲氫罐和壓縮機等大型設備,加氫的管道相比加油的要細,步驟也比加油復雜多。

  加氫站的工作人員透露,加氫的工作居然要培訓兩三個月!可想而知這套加氫的流程還并不是跟加油一樣簡單,而是為了確保安全,有一套復雜得多的流程:取槍、插入車輛受氣頭、開始加氫......

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  與加油站相比,工作人員必須對車輛進行檢查,確保氫燃料電池汽車是否漏氣。最后,工作人員還需要對每次加氫時的環境溫度、壓力、起止時間進行記錄。這方面日本也同樣謹慎,加氫站員工不說,購買和駕駛氫能車的人都要接受一套加氫的培訓課程。

  加氫站在技術指標上和充電樁功率類似,也有不同的標準,目前全球主要的加氫站為35MPa和70MPa兩種壓力標準,也對應著氫能源車上的儲氫罐壓強標準,可以簡單理解為后者的燃料密度更高,但成本也會成倍上升。

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  目前云浮的制氫廠還沒開建,所用的氫燃料是從江門的制氫廠運輸過來。目前這邊的儲氫罐全是35MPa,由于這里的氫能源車都是貨車和大巴,商用車空間大,可以安裝多個儲氫罐,所以35MPa壓力標準也夠用。這樣成本會更低,技術難度也下降不少。

  但如果是轎車想要達到500km以上的續航里程,氫罐受車身空間的限制只能采用70MPa的氫燃料系統。

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  這方面的技術則是日企的強項了。日本擁有高性能碳纖維材料和70MPa壓力等級瓶口閥、減壓器等關鍵零部件技術,成為了領先行業的優勢。另外,日本車企也擁有液氫蒸發等直接獲取70MPa高壓標準的方案,在加氫站儲氫以及運輸上也均有優勢。

2塊錢坐上百萬氫能車是怎樣的一種體驗?

  我們試乘了在園區飛馳客車公司生產的氫燃料電池公交車。這款車是初期產品,目前主要提供示范試驗作用,就連豐田、廣汽比亞迪等車企等領導和專家們過來參觀時也都乘坐過同款公交車。

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  車身采用全鋁結構、輕量化設計,車長11米。光看外形和內飾、空間,其實與普通公交車并無差異,對于一般人來說,識別兩者最有效的辦法僅是無處不在的“氫能”二字標識。

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  整個過程,氫能源公交車給人的乘坐感受也與普通公交車一樣,平穩舒適,座位也較為寬敞。司機表示,氫能源公交車的起步會比燃油公交車更為平穩,而且采用自動擋,操作較為簡單。

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不對……放錯圖了,這是我的自嗨照騙……下面這位才是司機大哥↓↓

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  至于你們最關心的售價,據了解本次試乘的11米的氫能大巴,由于早期研制造車所用的材料及汽車零部件全靠進口產品以及前期研發成本高昂,整車成本據估計為600多萬元,已經超過傳統燃油車的好幾倍。按照當時行業標準,光是一套整套燃料電池電堆及動力系統的價格,就占了整車成本一大部分。

  雖然前期造價成本高,但作為公共交通工具,投入商用化必定是要平民化的定價。目前,得益于國鴻氫能及國內其他燃料電池零配件廠家對相關核心配件的國產化,促使氫能大巴車造價較之前已經實現大幅度降低,價格不斷接近電動車的價格。飛馳氫能源公交車已經在云浮、佛山投入運營,每條線路單次乘坐只需2-5元左右,我想這是最輕易坐上百萬豪車的方式了。

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  這款公交車原理與一般的氫能源車驅動系統相同,通過質子交換膜將氫氣分離成質子和電子,流動電子通過電路,生成驅動電機的能量,而只是擔當“配角”的質子則與氧氣反應產生水,最終整臺氫能源車排放出只有水,而且可以達到飲用水級別

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  此時一同前行的熊老師表示有點渴,想喝上一口。我想渴是真的,想蹭別人幾個月前的熱點,當一回網紅也是真的。正當熊老板準備喝起這些排放出來的水時,工作人員考慮到水可能沾上排放口的灰塵,便向前阻止。好吧,想成為網紅的小想法只能就此破滅。

  不過,說回正經的話題,排放物并沒有看到雜質,也沒有異味,可以稱得上真正的零排放。

短期內國內氫燃料電池車還是以商用為主

  盡管氫燃料電池車可以解決純電動車的“里程焦慮”、“充電焦慮”等難題,并且對環境也更加友好,但車的研發制造成本高和缺乏加氫站都是致命的問題。

  這兩個問題可以在商用車方面得到解決。公交車和貨車足夠大,可以多堆幾個35MPa的氫罐,而不用考慮技術難度高價格昂貴的70MPa氫燃料系統。而對于加氫站的建設問題,目前佛山公交車集團的做法就是直接在公交車場建起了加氫站。

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  早在2016年,全國首條氫能源城市公交車示范線路在佛山市三水區正式開通,其提供方正是國鴻氫能、佛山飛馳聯合打造的“飛馳客車”。去年年底,70輛飛馳牌的氫燃料電池公交車在佛山禪城和桂城正式投入運營。

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  飛馳氫能源公交車帶有明顯的標識,而市民對其接受程度都比較高,與普通燃油車并沒有區別對待。

  從作為電動車補充的角度來看,氫燃料電池汽車在未來很長一段時間仍將以商用車為主,待到基礎設施進一步完善、技術大幅提升、安全標準落定后,再逐漸向乘用車領域延伸。

氫燃料電池車發展前期還需靠政策主導推進

  2019年《政府工作報告》中首次寫入氫能源是一個積極的信號,說明國家有計劃推動加氫站等基礎設施建設,鼓勵氫燃料電池汽車的發展。在國家氫能標委會發布的《中國氫能產業基礎設施藍皮書》中明確到,2030年國內將建成加氫站1000座,氫燃料電池車達到100萬輛。

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  而在近期中國氫能聯盟發布《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》預測,2020年至2025年間,我國氫能產業產值將達到1萬億元,氫能源車數量達到5萬輛,加氫站數量200座;2026至2035年產值達到5萬億元,加氫站數量1500座,實現燃料電池車1500萬輛。

  我國部分省市氫燃料電池車已經步入快車道。截至目前,國內部分省市如上海、廣東省、京津冀在氫能和氫燃料電池產業發展中較為積極。

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  其中,上海2019年將加快加氫站布局,截至今年上半年,上海僅有四座加氫站在運營:驛藍加氫站、江橋加氫站、安亭加氫站和浦江特氣加氫站。但在2019年,上海將建設14座加氫站,單嘉定區一地年內就將投建6座。

  在國鴻氫能和飛馳客車的大本營廣東佛山市,南海區對于加氫站的建站補貼最高可達800萬元。另外值得一提的是,2022年冬奧會的契機,中石化將為北京和張家口冬奧會氫燃料電池車的運營提供保障,加氫站的建設也必不可少。據悉,到2020年,中國加氫站數量有望突破100座。

氫能源路往哪兒走?

  氫能源汽車不僅僅是一門生意,因氫能源突出的性能優點,使其在美/日已經上升到國家能源戰略高度。國內已經涌現出像飛馳新能源客車和國鴻氫能等一批氫能源汽車相關企業,中國也將在氫能源領域加大推廣和普及力度,將其作為與動力電池的有效補充。

這就是終極能源形式?探訪國內最具規模氫能產業基地

  但由于氫能源汽車當前占據的基數太小,整個產業鏈還處于孵化階段,未來是否會成為終極能源形式真不好說。未來可能會多種能源形式共存也是很有可能的。(文:太平洋汽車網 曾惠君 謝鵬 / 攝:熊睿鋒)

 

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