【EV視界原創報道】瞄準“碳中和”,推動“碳達峯”,石油時代慢慢落幕,脱碳時代已經到來,能源的主角隨之更迭,從化石燃料轉向可再生能源,被稱為“終極環保”的氫能是這場能源革命的重要推手。
氫能清潔零排放,來源多樣,用途廣泛,是未來理想的替代能源,將氫氣和氧氣的化學能轉換成電能的發電裝置就是燃料電池。全球大約50個國家都開啓氫能戰略佈局,中國的發展節奏也在近年提速,2019年氫能首次被寫入兩會《政府工作報告》,《能源法(徵求意見稿)》提出將氫能納入國家能源戰略體系,2020年《新能源汽車產業發展規劃(2021–2035年)》明確氫燃料電池汽車發展目標。2021年,“碳達峯和碳中和”被寫入《“十四五”規劃綱要草案》,從汽車動力與能源革命所處的歷史方位看,氫能和燃料電池汽車產業發展正迎來騰飛時刻。
“沒有巨頭的時代,只有時代的巨頭”!蟄伏5年的長城汽車擎畫出氫能戰略圖景:構建國際級“制-儲-運-加-應用”一體化供應鏈生態,打破核心技術壁壘,推出車規級氫動力系統全場景解決方案“氫檸技術”,依託強大研發資源優勢和產業體系建設能力,採取“商乘並舉”模式,加速氫能商業化推廣。長城未勢能源董事長張天羽表示,2021年,長城汽車將推出全球首款C級氫燃料電池SUV,落地完成全球首個100輛49噸氫能重卡應用項目,2022年,冬奧會推出首支高端乘用車服務車隊;2023年實現核心動力部件推廣數量國內領先,2025年劍指全球氫能市場佔有率前三。
道阻且長,行則將至!長城汽車沉下心來,鍥而不捨,投入巨資研發掌握氫能核心關鍵技術,樹立了脱碳時代民族品牌突圍的標杆。在全球氫能戰場,豐田、現代們有了新的強勁對手。
謀定而後動 厚積而薄發
未來的能源世界,從技術突破到機制創新,從商業模式到產業形態,都將迎來一場前所未有的顛覆性改變。氫能是整個能源技術的前沿領域,而不僅僅是汽車技術的前沿領域。
自主掌握關鍵核心技術,是長城汽車一直以來的理念和傳統,在氫能和燃料電池領域更得到傳承。早在2016年,長城汽車就播下了氫能技術研發的種子,持續打通產業鏈上下游鏈條,突破核心技術“卡脖子”痛點,走上一條民族品牌氫能商業化的崛起之路。
從戰略考量層面看,長城對於氫能的認識從一開始就超越了汽車本身,而是從氫能撬動未來能源革命的高度出發,在能源和交通兩大行業領域,打造發展氫能社會藍圖,這是實現能源革命、碳中和的必然選擇。
2016年6月,長城汽車內部的神秘“XEV項目組”正式成立,將氫燃料電池研發列為重點項目。一年後,長城汽車先後加入國際氫能燃料電池協會和國際氫能委員會,成為中國首家加入該委員會的車企。
2018年6月,長城汽車在保定建成並運行國內首座氫能技術中心,隨後緊接着全資控股了上海燃料電池汽車動力系統有限公司。對於長城汽車而言,入主上燃動力是佈局燃料電池汽車動力平台及相關技術的重要一步。
作為中國氫燃料電池動力系統的先驅者之一,2001 年上燃動力含着“金鑰匙”應運而生,全國政協副主席、科技部前部長萬鋼出任第一任總經理,上燃動力瞄準燃料電池汽車動力系統集成開發核心定位,在國家863計劃項目支持下,先後完成了我國第一代至第四代燃料電池轎車動力平台研發,相繼在燃料電池汽車動力系統平台集成與匹配、動力系統總成控制、車載電流變與驅動控制、燃料電池發動機系統集成、車載供氫系統集成、車載信息技術與遠程監控、示範運行考核與技術保障等方面形成了自有核心技術,經歷了2008年北京奧運會、2010年上海世博會等示範運行高光時刻。20年崢嶸歷程,可以説是為中國氫燃料電池汽車打造堅強“心臟 ”的崛起史。
2019年4月,長城汽車完成對上燃動力的100%控股並增資至3.3億,併成立未勢能源科技有限公司,開啓獨立市場化運營,主攻氫燃料乘用車核心部件,長城汽車氫能產業總部落户嘉定氫能港,重點打造氫能產業鏈中最重要及關鍵的一環。
2019年4月,長城汽車在上海車展展出了85KW燃料電池系統、IV型儲氫瓶等產品;2020年2月,首款燃料電池樣車亮相;同年6月,自主研發的首款70MPa車用高壓瓶閥正式進入量產前後測試階段。
據EV視界瞭解,截至目前,長城汽車已在氫能領域重金投入20億元,未來3年還將繼續投入超30億元研發費用,產能規模將達到萬套。而長城的氫能全球化研發團隊超430人,目前在國內規模最大,位於上海、保定、加拿大、日本、德國的五大研發中心,圍繞氫能及燃料電池技術解決方案和未來發展方向開展深入研發。
氫能之路不是百米賽跑,而是馬拉松。經4年發展,長城汽車已完成產業佈局及研發體系、能力建設、技術攻關和產品驗證,正在規劃產業落地及市場開拓。從上游制氫,中游儲運加氫,到下游核心產品,再到關鍵應用領域,長城汽車提前佈局,面對長週期挑戰加足馬力投入,氫能版圖輪廓初現,在脱碳時代贏得先機。
隨着長城汽車全球化佈局的進一步完善,全產業鏈資源發揮出更大的優勢,着眼未來的氫能產業也將得到快速發展,相信能夠與豐田、現代等在氫燃料電池領域已有建樹的高手過招,為中國車企起到模範引領作用,幫助中國汽車實現逐鹿全球的跨越式發展。
走向“終極”目標的路線圖
隨着氫能與燃料電池產業佈局向縱深推進,長城汽車提出了構建永續美好氫能社會的戰略路線圖和5年戰略目標。
第一階段,2021-2025年,開啓氫時代,聚焦氫示範:
1.在示範試點城市羣中,加強商業模式創新,通過示範城市獎勵、技術研發支持等措施,帶動優質氫能企業、燃料電池企業、整車企業等產業主體強化技術研發,不斷提升技術水平及產品質量。
2.引導質子交換膜、膜電極、燃料電池堆及制氫、儲氫、加氫裝備等骨幹企業,合作研發,培育健全產業鏈。
3.加大自主研發與資本投入,開展突破燃料電池零部件關鍵技術、降低關鍵材料成本、促進燃料電池及其關鍵零部件的產業化。
在這關鍵的五年裏,長城汽車在每個重要時間節點都設立了要完成的既定戰略目標:
在2021年,計劃實現全球第四輛真正量產的大功率燃料電池乘用車,落地全球首個100輛49噸氫能重卡;2022年,長城汽車不僅會在冬奧會期間推出首支高端乘用車服務車隊,還會更多的擴展重載卡車、物流車等商用車,甚至船舶、有軌交通的低碳化燃料電池應用;到2023年,長城汽車要實現主要系統集成商中推廣數量國內領先;到2025年,要實現全球氫能市場佔有率前三。
第二階段,2025-2035年,發展氫經濟,開放氫生態:
1.利用太陽能和生物質等生產氫能,強調利用可再生資源對減少温室氣體和污染的作用。
2.在交通領域方面,促進全球公共服務領域車輛加大氫燃料電池汽車推廣,進一步研究和推廣船用、航空、移動機械燃料電池系統。
第三階段,2035-2050年,建成氫社會,貢獻碳中和:
1.氫能來源更加廣泛和經濟,氫能供應管道體系在交通、建築、園區等重點應用場景中更加成熟。
2.氫燃燒和發電系統開始推廣應用。統籌能源基礎設施加速摻氫減碳脱碳,氫能基礎設施建設納入國家基礎設施建設和城市建設的整體規劃中。
3.氫儲能可以按照不同地區季節性調整電力的峯谷,減少所需可再生能源的程度。形成以燃料電池和智能網絡分配為特徵的分佈式供能模式,氫能經濟基本取代傳統的化石能源經濟。最終,長城汽車氫能生態將為中國貢獻碳中和賦能。
對於長城汽車在氫能領域的發展戰略和舉措,同濟大學教授、國家重點科技計劃“新能源汽車”總體組專家餘卓平給予充分肯定:“長城汽車氫能戰略所構建的國際級一體化供應鏈生態與氫檸技術在交通領域的應用,將成為我國交通運輸領域能源結構轉型的火車頭,助力我國擺脱對石油的依賴。”
上下而求索,突破技術邊界
長城汽車如何讓氫能社會構想加速走進現實?
國外車企的技術開發路徑是從材料、部件、系統再到整車逐步正向開發,而國內燃料電池行業基本是逆向發展,採取引進產線,設備和部件做集成應用,依賴補貼快速贏得市場先機,然後消化吸收國產化,這就造成了核心材料和關鍵部件成本高,且被國外供應商壟斷。
長城控股未勢能源科技公司總裁陳雪松表示,長車的技術打法是立足核心零部件開發,掌握核心部件技術,基於此,向上探索核心材料供應商合作模式,向下利用示範項目進行產品應用提升,快速拓展市場,全面驗證產品。
目前,長城汽車已實現“電堆及組件、燃料電池發電及組件(控制器等)、Ⅳ型儲氫瓶、高壓儲氫閥門、氫安全、液氫工藝”六大核心技術和產品的知識產權完全自主化,完成了綠電、氫+電儲能、燃料電池應用等領域佈局,練就一種“通力”投入到產業商業化進步中。
去年9月,長城汽車發佈檸檬平台,開發了具有前瞻性的氫能架構。“氫檸技術”就是檸檬平台最核心的技術路線之一,這是一套高性價比的車規級氫動力系統解決方案,涵蓋氫燃料電池系統、車載儲氫系統及核心關鍵部件,包含一整套車規級研發體系,三大技術平台和五大性能優勢,在氫檸平台的加持下,長城汽車在氫能產業價值鏈的核心技術和關鍵環節,實現了燃料電池系統、電堆、膜電極、空壓機、氫氣循環系統、儲氫系統及關鍵部件等多方面核心技術的實質性突破,支撐氫燃料電池汽車真正實現高效率、高性能、長續航、全氣候行駛和全領域應用。
從具體突破技術成果來看,長城汽車開發完成了效率國內領先、體積功率密度國際領先的100kW商用車燃料電池發動機、95kW乘用車燃料電池發動機;最大可拓展至150kW的平台化燃料電堆在內的產品,攻克了70MPa IV型儲氫瓶及高壓儲氫瓶閥、減壓閥技術瓶頸,其體積、重量等方面相比國外產品均有明顯優勢,在安全性和密封性方面,泄漏率遠低於國內外標準。
這些關鍵成果是既關乎燃料電池高效動力性能,又關乎儲氫安全的核心技術產品,除了能避免被“卡脖子”之外,還會帶來國產化之後成本下降。未來五年,長城汽車還將重點圍繞燃料電池系統全面走向“五高“:即高功率、高效率、高温度、高耐久和高互聯趨勢。
為有效保障產品可靠性、促進產品的驗證及迭代升級,探索新興商業模式,充分的示範運行是必要的。長城汽車計劃在2025年前,重點圍繞公交/大巴 + 重卡/物流車 + 乘用車三大應用平台展開推廣運營,推動中國燃料電池汽車產業和氫能產業商業化。
與此同時,長城汽車已受邀加入全國四大示範試點城市羣,在北京、天津、河北先期佈局標杆燃料電池示範項目,示範車輛規劃超數千台,包含重卡、物流、公交、乘用車、船舶、軌道交通等多種應用場景。長城汽車已打造出了集“原材料開發+產品研發、生產+核心技術攻關+氫能裝備檢測+應用場景落地”等為一體的綜合服務體系。
在氫氣供應端,液氫在儲運及加註方面極大潛力,具有運輸敏感性低,運輸費用低,適合大規模運輸,安全性高等優勢,液氫加氫站費用低,可建在居民區附近,大大降低對土地面積及地點的要求。因此,液氫的推廣應用在帶動終端用氫成本大幅下降方面具有很大價值。
長城汽車在液氫產業鏈佈局方面也取得了先發優勢,集生產、液化、存儲、運輸和加氫一體的完整氫能產業鏈示範項目,成為中國領先的民用液氫生產/儲運/使用示範基地,通過與國內液氫權威機構合作,探索液氫應用的商業化機制,研究並推動液氫生產、儲運及使用過程中的裝備技術、工藝流程、運營管理的全面進步,積累項目運營經驗和數據,驗證液氫產業的技術和經濟可行性。目前,我國液氫應用只限於軍工及航天領域,因此長城汽車還在積極參與民用液氫標準法規的制訂。
結語
氫能與燃料電池已成為引領未來能源革命的關鍵變量,具備先發、技術和成本優勢的長城汽車必將贏得這場長跑,為中國氫能產業鏈上下游企業的技術拓展與應用實踐樹立範本,助力我國能源結構轉型。