WNEVC 2021 | 福田集團魏長河:深入氫能應(yīng)用體系,布局發(fā)展不同應(yīng)用場景下的氫燃料電池商用車
2021年9月15-17日,“第三屆世界新能源汽車大會”(WNEVC 2021)在海南國際會展中心盛大召開,由中國科學技術(shù)協(xié)會、海南省人民政府、科學技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運輸部、國家市場監(jiān)督管理總局、國家能源局共同主辦。本次大會以“全面推進市場化、加速跨產(chǎn)業(yè)融合,攜手實現(xiàn)碳中和”為主題,邀請全球各國政產(chǎn)學研各界代表展開研討。
在9月17日上午舉辦的“燃料電池商用車示范應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新”主題峰會上,福田集團新能源系統(tǒng)集成副總工程師兼新能源研究院副院長魏長河發(fā)表精彩演講。

魏長河先生首先對氫能在能源革命中的地位進行了描述,分析了氫能源技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵,并對氫能燃料電池商用車的發(fā)展進行了詳細分析,最后簡單介紹了新款福田燃料電池重卡。魏長河認為,氫能與電能在第三次能源革命中占據(jù)重要地位,而在眾多制氫技術(shù)路線中,電解水制氫方式是最為綠色環(huán)保的,如何降低上游企業(yè)制氫、中游儲運氫能、下游利用氫能的成本,是氫能產(chǎn)業(yè)下一步最需關(guān)注與解決的問題。
以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實錄:
尊敬的余老師,尊敬的王秘書長,很高興來參加本次大會,下面把我們最近取得的工作成績跟大家做一個簡單匯報。
首先,講一下福田關(guān)于氫燃料商用車的一些思考。實際上,我們福田集團之所以把燃料電池尤其是氫能作為發(fā)展的戰(zhàn)略方向,也是出于響應(yīng)國家能源戰(zhàn)略的考慮,我們認為中國的能源體系已經(jīng)進入到第三次能源革命,那就是傳統(tǒng)化石能源向新能源的轉(zhuǎn)化。而在新能源轉(zhuǎn)化里,氫能源一直是第三次能源革命里面核心的載體,更重要的是它是能源中樞。前面幾位專家都做了環(huán)保方面的演講,提到能源革命中,氫能源可以和電之間進行一個轉(zhuǎn)化,同時氫能源本身也是可直接作為燃料進行運用的,所以我們認為氫在第三次能源革命中將起到重要作用。
目前,我國對化石能源的需求占比還是非常高的,尤其考慮到我們國家是“貧油多煤”這樣的能源結(jié)構(gòu),因此我們在第三次能源革命里已經(jīng)將氫能源提到了一個比較高的地位。
對于我國電能來說的,除了化石能源轉(zhuǎn)成電能之外,還有新能源轉(zhuǎn)化成電能,無論是風電、水電還是核電都起到了一個助推作用。對于我國氫能產(chǎn)業(yè)而言,第三次能源革命就是電能和氫能的革命,而且在氫能方面的使用主要集中在工業(yè)層級上。
從氫氣成本上來說,我們借助了一些行業(yè)機構(gòu)的相應(yīng)研究。實際上對于目前氫能源的利用來說,我們與發(fā)達國家相比還是有一定的差距,尤其是我們的氫氣是采用化石能源重整制成的氫氣,所以氫氣的成本還是比較高的。
第二部分對于氫產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,各位領(lǐng)導也做了匯報。今天的主題是燃料電池,實際上燃料電池在氫的產(chǎn)業(yè)里面也只是占了其中的一部分,氫燃料的產(chǎn)業(yè)鏈包含了上游的制氫,中間的儲氫和下游我們商用車、重卡的使用。
下面是我們福田集團相關(guān)的研究和探索,實際上福田集團一直在跟國內(nèi)著名的高校和能源集團,在氫產(chǎn)業(yè)鏈的角度展開了合作,我們在制氫方面也有一些思考。我們國內(nèi)制氫主要分為電解水和化石燃料制氫,實際上無論是藍氫還是灰氫,其對我國的碳排放,尤其是對2030年的戰(zhàn)略目標,都還是起到一定減碳的作用,當然我們未來還是要采用綠氫的,因為綠氫在整個生產(chǎn)的過程當中基本上不產(chǎn)生相應(yīng)的碳排放。
而從制氫的成本上面可以看出不同的技術(shù)路線是不一樣的,隨著不斷的發(fā)展,制氫的成本會慢慢下降。在氫能產(chǎn)業(yè)鏈或者燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈當中,有幾條重要的制氫途徑,我們在這里也比較了一下:現(xiàn)在的幾條技術(shù)路線里,電解水制氫的難度是最高的,既然是電解水,我們就說明一下電的來源,制氫的電很大一部分還是采用風電和光電產(chǎn)生電的來進行電解水制氫。
國內(nèi)從制氫的發(fā)展路徑上講,我們正處在一個藍氫的階段,雖然是采用的電解水,但是電的來源還是采取了許多途徑,未來我們相信在很大程度上可以采用清潔制氫作為一個全面的覆蓋。而從制氫的區(qū)域特征上來看,我國主要分布在華東、華北、西北等地區(qū),張總也做了相應(yīng)的匯報,我們的能源處在中國北部和西部地區(qū),這次無論從示范城市還是從真正的使用情況看,氫燃料電池車尤其是商用車,重點集中在東部沿海地區(qū),如何把西部的能源更好地服務(wù)于東部的燃料電池車,也是我們在座各位需要重點考慮和討論的方向。
氫氣的價格這方面,我們也做了一下預(yù)測,當然此預(yù)測只是基于我們現(xiàn)在掌握的信息。現(xiàn)在電解水制氫也好,或者化石重整制氫也好成本都是比較高的,也是燃料電池發(fā)展卡脖子的關(guān)鍵技術(shù),隨著可再生能源的普及,我們希望在2030年以后,電解質(zhì)制氫的價格成本可以降低到20塊錢以內(nèi)。
氫氣的儲運方面也是現(xiàn)在制約燃料電池發(fā)展的重要問題。大家平時見到的主要是20MPa的長管拖車;高壓氣體的儲氫,包括低溫液態(tài)的儲氫甚至有機和固態(tài)儲氫,應(yīng)該都是氫氣儲運里面的重要解決方案。
從相應(yīng)的成本和技術(shù)參數(shù)上,大家可以看出來氣體儲氫,無論是管道儲氫還是其他,它所能服務(wù)的經(jīng)濟還是有限的,液態(tài)和固體儲氫對長距離儲氫和向東南沿海輸送都能起到關(guān)鍵的作用。
加氫站的話剛才幾位領(lǐng)導已經(jīng)做了闡述,我們也希望隨著加氫站的普及和國內(nèi)相應(yīng)政策的健全,包括加氫這部分服務(wù)的成本,應(yīng)該會有比較大的下降。對于國內(nèi)加氫站而言,剛才前面的專家也做了相應(yīng)的匯報,大部分集中在這次的示范區(qū)包括東南沿海這些地區(qū),未來我們相信會在全國范圍內(nèi)的大力推動氫燃料商用車快速發(fā)展。
第三部分說一下我們福田關(guān)于氫燃料商用車的應(yīng)用場景的考慮,從這張表格中我們對比一下燃料電池與傳統(tǒng)燃油車、純電動汽車適用的情況和特點,從這張圖可以看出來,燃料電池汽車和純電動汽車兩者是共存的,兩者使用的工況都有很多的區(qū)別。對于氫燃料汽車的應(yīng)用場景大家可以看出來,未來重載和長途客車更加適合應(yīng)用燃料電池。
燃料電池商用車未來會在哪些方面去發(fā)展,我們認為商用車的發(fā)展集中在客車、重卡。不是所有客車的領(lǐng)域都適合他的發(fā)展,在長途、高速方面更加適合燃料電池商用化的應(yīng)用;燃料電池公交車我們始終認為可以起到不一樣的作用,一些旅游客車和特定排放需求的車輛,比如機場巴士等,會推動燃料電池發(fā)展。尤其是輕卡這方面,我們?nèi)剂想姵氐妮p卡更多的會集中在快遞和物流的領(lǐng)域里面,這些領(lǐng)域典型的特點是路線相對比較封閉和固定,每天的運行里程也比較長。
而對于重卡來說,應(yīng)該是未來燃料電池商用車發(fā)展的一個重點方向,因為我們分析了重卡的應(yīng)用場景,認為燃料電池重卡在相當多的場景里面都會有相應(yīng)的發(fā)展,無論是港口運輸還是礦山運輸,都是適合燃料電池卡車的發(fā)展。
除此之外的話,在城市里面的尤其是在工程機械還有相應(yīng)的長途運輸,這些領(lǐng)域里面都有燃料電池重型商用車的身影,我們認為重卡將是未來燃料電池商用車發(fā)展的重點領(lǐng)域。從圖上也可以很好地驗證我所描述的那一點:燃料電池汽車和純電動汽車是處于共存的階段。
最后用簡要的語言介紹一下福田燃料電池重卡的技術(shù)優(yōu)勢,福田這幾年增添了許多的合作伙伴,也取得了一定的成績。現(xiàn)在開發(fā)出來的第四代燃料重卡,由于尚未做到功率跟隨,因此仍舊采用分屏均衡的管理策略,這是國內(nèi)首臺搭載燃料電池的發(fā)動機。
在儲氫技術(shù)層面,也是國內(nèi)第一款搭載了380L以上大容量、高密度的燃料電池重卡,而且儲氫能量密度已經(jīng)突破了4.5%。除了高密度的氣體氫之外還有液氫,明年我們會在北京相關(guān)的示范場景下見到這臺車的身影。
關(guān)于燃料電池在極寒地區(qū)的使用,我們重卡的熱管理技術(shù)是基于我們的客車技術(shù),尤其是明年2022年冬奧會的基礎(chǔ)上做了進一步的探索和延伸,相信在未來福田的燃料電池重卡會有更好的使用。
最后便是關(guān)于燃料電池輕量化的設(shè)計,無論是燃料電池電堆還是氫瓶,對重卡的重量還是有一定約束,我們推出了一項輕量化的設(shè)計,針對整車170個模塊進行輕量化設(shè)計,實現(xiàn)整車降重600-800kg。
以上就是我對這方面簡短的匯報,謝謝大家。
(注:本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理,未經(jīng)演講嘉賓審閱)
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