长城汽车:真正制约氢能应用的,不是成本问题

作者/ 曹锦

2016年,长城汽车组建了一支「神秘团队」,带队人是前宝马氢能事业负责人。到了2018年,通过入股德国加氢站运营商H2 MOBILITY,这支团队的工作逐渐浮出水面,今年,长城汽车宣布这支已达430余人的国际研发团队人数还将翻番,并且已经可以推出首款氢燃料电池整车产品——一款轴距长约3米、NEDC工况续航840km的7座C级SUV,隶属沙龙智行品牌。同时,长城自主开发的商用车110KW和乘用车95KW大功率燃料电池发动机产品已完成公告认证和整车搭载公告申请,续驶里程可以达到1100公里。

不过,这支即将「翻番」的团队所要做的工作绝不仅仅是整车研发,而是「制-储-运-加-应用」的供应链生态。从长城的思路来看,只要越过了「乘用车」这个坎,氢能将拥有更为广阔的利用空间。就如长城汽车董事长魏建军所说的:氢能产业不光是氢能源汽车,长城背后的逻辑是能源革命。

长城汽车:真正制约氢能应用的,不是成本问题

图示:国际级「制-储-运-加-应用」一体化供应链生态。

只要能攻克乘用车

氢能应用场景将无限广阔

目前,长城汽车已经实现“电堆及核心组件、燃料电池发动机及组件(控制器等)、Ⅳ型储氢瓶、高压储氢阀门、氢安全、液氢工艺”六大核心技术和产品的知识产权完全自主化,这一切不光是为了造车,而是推动构建氢社会。

燃料电池氢能这个行业很有意思,这个行业归纳为三个技术要点,一是电解制氢,二是燃料电池发动机,第三是储氢瓶。只要把这三个要点研究透彻,可延伸东西就太多了。」长城未势能源董事长张天羽表示,只要把乘用车技术攻克了,就可以将燃料电池发动机应用在商用车上,船舶上,甚至工厂和住宅设施上。「因为乘用车应用场景是最困难的。」他认为,如果攻克了乘用车的储氢瓶问题,就可将此技术拓展到交通领域的固定式的氢气存储项目上;至于电解槽,也可以用于住宅等小型应用场景,同时亦可做集中式大型注氢方式

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图示:长城未势能源董事长张天羽。

在张天羽看来,长城未势使用的IV型储氢瓶技术的问题在于目前缺少应用法规标准,如果国内推出的相关标准的速度较慢,长城未势可以将IV型瓶先推广到国外,所以不存在应用方面的问题。至于成本问题,张天羽认为FCEV的成本偏高并非因为材料成本稀缺,而是生产量级太小。「目前全球的FCEV只有几万辆的量级,所以成本居高不下。我们做过相应测算,如果零部件能达到50万台量级,燃料电池的成本和传统内燃机其实是相差不大的。这有技术的进步的原因,也有量级提升的原因。」他表示,真正制约氢能源利用的是产业链的冗长,所以国家已经提出了明确方向,要在三年内通过商用车带动基础设施,再通过基础设施带动整个产业发展。

目前,长城汽车已加入京津冀、长三角、河南、河北四大示范试点城市群,示范车辆规划超过千台,涉及乘用车、重卡、物流、公交,船舶、轨道交通等多种应用场景,绘制更为广泛的市场蓝图。

从零到一

自研IV型储氢瓶及高压阀门

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图示:国际领先的车规级“氢动力系统”全场景解决方案——氢柠技术。

目前,长城汽车能够将高功率燃料电池发动机集成在乘用车上,并且支持全工况应用,这表示研发团队经受了从控制策略到零部件执行的一系列挑战。「我们在技术开发上用了四年时间,首先在燃料电池的功率密度上,为了实现发动机发电功率和密度,我们在国内实现从零到一的突破,涉及到多个核心零部件,在国际上也处于领先状态。例如引射器,目前国内没有第二家企业在做,而且乘用车的应用条件也很苛刻,这意味着我们必须达到国际领先水准。」张天羽介绍道。

另外,由长城方面研发的空压机,在无油状态下,每分钟可以达到12万5千转速。「这种空压机我们在国外买过,一个单价20万,甚至我们也寻求国外一些技术的合作开发,后来发现我们自己开发的比合作方的还要好。」

至于燃料电池堆,长城正在同步推进双轨研发,也就是既有金属板也有石墨板。金属板更倾向于乘用车以及复杂路况,而石墨板更多针对商用车,拥有长寿命。「无论性能、寿命,还是发动功率,长城目前都是国际领先水平。」长城汽车副总裁穆峰表示。

长城汽车:真正制约氢能应用的,不是成本问题

图示:长城汽车副总裁穆峰。

至于储氢环节,高压阀门一向是被国外垄断的技术部件。这一小小的部件,目前单件市场价格在1.5万到2万元之间。长城是国内第一家开发出高压阀门并已在整车上应用的企业,该部件经历了严苛的安全测试,极大降低了成本。而且,能在整车应用IV型储氢瓶企业,在国际上也是屈指可数。

依托国家能源战略导向

联合上下游推动基础设施

由于加氢站等基础设施成本高昂,联合上下游企业来推动其建设已成为氢能产业的共识。对此,长城方面表示,正在积极「攒局」,带动越来越多的企业投入氢能源产业链。「过去三年内,全球在氢能基础设施的投资总额是2600多亿美元,在接下来真正的实施过程中会有越来越多的基础设施,而长城汽车也是国内首个加入国际氢能委员会的中国企业。」张天羽介绍道。

在约十年前,国内动力电池的发展初期,其产业链主要由民营企业在推动,但是在燃料电池发展初期,国家层面起到了重要作用。例如中石化规划在未来3到4年内建设1000多家加氢站,国家能源战略也在基础设施方面准备大量投入。因此,未来的3到4年将会是氢能发展的初步示范期。

在长城的蓝图中,人们生活的所有环节可能都会用到氢。届时可以利用太阳能发电制氢后储存起来,转换成空调等家用电器的日常供电。另外,氢也可以作为一个方便的储能介质,利用管道或者氢罐物流进行运送。除了家用储能、工业储能和交通储能外,还可以在特定活动场景使用。「例如,我们在阿拉善做了一个越野活动,在那种场景用电很困难,但是可以用一个车拉几个氢罐,完全不再依赖于基础设施,自主发电。」穆峰说道。

长城汽车:真正制约氢能应用的,不是成本问题

图示:国内唯一氢能全产业链核心技术布局。

巧合的是,长城的发布会刚刚结束,丰田便发布了消息:「为推动中国氢能社会发展,亿华通和丰田就成立商用车燃料电池系统公司达成共识。」就像张天羽所说的,虽然有部分车企放弃了氢燃料电池乘用车,但丰田还在矢志不渝地坚持FCEV的开发,就像它当年坚持混合动力技术一样。

如今,中国其实已是世界第一的氢能大国,但大多还是用于工业制造过程。而在去年9月份财政部发布《燃料电池汽车示范城市申报通知》后,国内有20几个城市群申报了燃料电池产业的示范项目。长城参与了其中9个示范群申报,聚焦点在于京津冀、长三角和河南、河北这四个城市群,最终可能会被批准5个,包括雄安新区建设的砂石物料运输(该线路一年要运2000多万吨的砂石物料)。如若全社会能够持续合力推动,曾经的壁垒都变得更易突破,而长城利用上下游资源推动的「绿电」逻辑,就是一种碳中和实现道路中急需的技术革新。

附:

长城汽车:真正制约氢能应用的,不是成本问题

长城汽车对于实现「永续氢能社会」的规划步骤:

第一阶段,2021-2025年,开启氢时代,聚焦氢示范;

在示范试点城市群中,加强商业模式创新,通过示范城市奖励、技术研发支持等措施,带动优质氢能企业、燃料电池企业、整车企业等产业主体强化技术研发,不断提升技术水平及产品质量。引导质子交换膜、膜电极、燃料电池堆及制氢、储氢、加氢装备等骨干企业,合作研发,培育健全产业链。加大自主研发与资本投入,开展突破燃料电池零部件关键技术、降低关键材料成本、促进燃料电池及其关键零部件的产业化。第二阶段,2025-2035年,发展氢经济,开放氢生态;

利用太阳能和生物质等生产氢能,强调利用可再生资源对减少温室气体和污染的作用。在交通领域方面,促进全球公共服务领域车辆加大氢燃料电池汽车推广,进一步研究和推广船用、航空、移动机械燃料电池系统。第三阶段,2035-2050年,建成氢社会,贡献碳中和。

氢能来源更加广泛和经济,氢能供应管道体系在交通、建筑、园区等重点应用场景中更加成熟。氢燃烧和发电系统开始推广应用。统筹能源基础设施加速掺氢减碳脱碳,氢能基础设施建设纳入国家基础设施建设和城市建设的整体规划中。氢储能可以按照不同地区季节性调整电力的峰谷,减少所需可再生能源的程度。形成以燃料电池和智能网络分配为特征的分布式供能模式,氢能经济基本取代传统的化石能源经济。长城汽车氢能生态将为中国贡献碳中和赋能。

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