WNEVC 2021 | 深圳市氢雄燃料电池有限公司董事长熊云:技术引领赋能燃料电池高质量发展
2021年9月15-17日,“第三届世界新能源汽车大会”(WNEVC 2021)在海南国际会展中心盛大召开,由中国科学技术协会、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局共同主办。本次大会以“全面推进市场化、加速跨产业融合,携手实现碳中和”为主题,邀请全球各国政产学研各界代表展开研讨。
其中,在9月17日上午举办的“燃料电池商用车示范应用与技术创新”主题峰会上,深圳市氢雄燃料电池有限公司董事长熊云发表精彩演讲。
熊云主要观点如下:
熊云从“科技赋能产业创新发展”的角度介绍了燃料电池相对锂电的优势,从“技术引领,助力产业商业化运营”的角度指出了目前的进步主要在于技术的突破,从“数字赋能发展,助力产业高质量发展”的角度剖析了批量应用、积累大量的数据可反过来优化设计,优化控制策略。最后汇报了氢雄在氢能行业所做的工作。
以下内容为现场演讲实录:
谢谢余老师,王秘书长,各位嘉宾大家上午好,我也是行业资源的一名老兵,给大家汇报一下氢能产业方面的问题,重点谈一下技术方面对整个氢能产业持续高质量发展的帮助和指引。
主要是三个部分,聚焦在技术的角度怎么去持续的推进氢能产业有序高质量的发展。
第一部分。实际上氢能产业需要应用来拉动,氢燃料电池有上百年的历史,为什么现在这个时间点它得到了前所未有的关注和推动呢?我个人认为主要是两个方面,一点是能源和环保的大趋势,另外一点是技术上有了本质性的突破和进展。这是第一点谈到整个氢能应用领域从制造到运用得到了很好的关注。
第二部分,燃料电池的技术本身,专注谈的是目前在交通领域,也是目前全球关注度最高的技术路径。虽然我们主题谈的是氢电,说到跟纯电的对比,简单的说一下它们两个的对比优势。首先是零排放,跟充电相比他的加速时间短的多,锂电有很大的进步,续航里程这方面还有它的优势,此外还有低温特性好,功率密度高的特点。大概是在三年前,全国讨论“十四五”技术路线的时候,提到了燃料电池商用车技术路线,其实每一次做规划相对来讲都是比较激进。其实2025年的续航里程、成本、氢耗,在2021年基本上就能达到了目标,包括续航里程、氢耗、成本。说明了一个问题,就是技术的主体,极大的促进和提前达到了当时的规划。其实续航里程、成本、氢耗它们是相关联的,预计2025年达到的目标,提前4年左右达到。因此目前的进步主要在于技术的突破。
我这边从上游到下游,分别从材料和集成控制以及应用三个维度来阐述为什么这么快的提前4年达到目标,是否可以设想2035年的目标有没有可能提前达到。续航里程800公里,控制成本50万左右,这些目标我们认为是有可能的。
三个方面,首先谈到是材料上面的突破,电堆的降本是这段时间最快的,不是说材料的成本降低了,而是同样的材料甚至更少的材料情况下功率密度提升了。同样还是膜电极,极板减少了催化剂就减少了,但是我们的功率密度却翻倍的提升,意味着我们的成本就降低了一半甚至是三分之一,这个成本的下降是本质的。另外是集成与控制,行业里面的人大部分的关注降本更多的关注电堆,他还有三个痛点,就是他的能耗、效率、寿命,还有故障控制率和抑制性,这三个方面对应来讲,分别对于效率的提升,还有能耗时间的方面可能理解还不是好,测试时间在3个小时左右,他带来的测试的燃料费用是偏高的,氢气每年的测试费用花掉上千万,带来的效益是可见的,产能有提升成本降低了三分之一。第三点就是动态相应控制,这个涉及到电路的集成电路,发动机的集成控制对整个的燃料电池的系统的降本他有一些作用。
第三部分,就是通过批量的应用积累大量的数据,反过来优化设计,优化控制策略,这一点非常有必要。举个例子,新能源汽车提出弯道超车的概念,很大部分的因素是内燃机;混动在国内没有形成主流,主要是因为发动机有个短板,就是发动机的控制,至少发动机控制的数据积累是不够的。目前我们有这个机会,燃料电池领域它的应用数据的积累能够加强在控制系统的优化,有重大的意义。在以往的应用过程中发现,在零下20度和广州高温的运用结果是完全不一样,500公里的车来到广州同样的车有不一样的数据。
接下来我汇报一下,氢雄做了哪些工作。发动机运营里程是1000多公里,功率密度从1到3.7,目前还在继续的推进,这个住要取决于膜电极功率密度的提升,极板从1.2提升到1.0。第二点就是汇报的电控领域的提升,中国氢能产业的发展的历程,最早的氢能燃料电池的国家队,有同济大学、上汽集团以及中央部委支持,在老师的带领下我们进行了20年的研发。我们不仅孵化到了企业也培养了人才。这些合作更大的考虑依托于产业园的研究,我们和同济大学形成了联合实验室,目前得到了一些典型的成果,比如说在电堆的执行控制上面在持续做,电堆的效率目标是今年由46%提升到48%。第三个,我们和同济大学做了在线监测,燃油电池的控制测试就是湿度,这个湿度的量没有办法通过简单的方式去实现,通过在线的阻抗的形式检测电堆的变化,能够保证电堆工作在特别好的环境当中也非常的重要。
系统的技术突破不仅能够提升技术指标,更重要的是近些年电堆成本的下降取决于膜电极的进步,把我们的灰氢泵可以替换成隐射器,他的制造成本几百块钱,这个是本质的提升。另外在金属板电堆方面这个已经实现了,石磨板还在继续,技术的突破是目前燃料电池产业最大的阻力、也是持续发展的重要因素,目前我们这个隐射器是和理工大学一起合作做的。
目前的空压机即便采购也是两万以上,这个价格不是说不能降低,往往供应链具备了很多做技术的能力但是他不完善,我们提出一个概念是集成式的燃料控制器,这个也是氢雄的核心竞争力之一。通过这种形式不仅能够降本,把很多问题集成在一起,他的响应远远高于总线,他会对整个的发动机将来的控制车辆的优化,以及动态响应会带来本质的帮助,这个和同济大学联合实验室重点开发的项目。我们的氢泵,空压机还有DCDC等等已经具备了小批量的运用能力。
最后举几个例子,第一个通过与国内商用车龙头企业合作,通过跟他们合作做了检验验证。能通过37项验证的是凤毛麟角,超过55小时就出问题了,电堆下来之后一看就衰竭了65.9非常的不正常,所以以后电堆的生产工序保证你的预警力不会下降,所以这个就是通过测试验证出来的一些结果。
还有一点是数据的积累非常重要,不管我们采用什么样的燃料电池技术路线,他还是一个动力系统的运用技术。如果整个的控制动力系统的车用的好、我们也可以利用好一些,我还可以做叉车和基站,衰减到80%以下还可以回收,这样燃料电池的成本才能可持续的发展。
第一个我们会持续的推动产学研的路径,产学研很多人认为是空的口号,我通过自己的工作经历发现,真正的把资源利用好,首先技术方向对我们有一个引领,这个路不能走偏,一旦方向错了很多的事情就南辕北辙。
第二个很多的资源不能产品化,但是他在技术的突破创新是很大的优势,我们作为企业做好工程化做好降本,实际上创新性的,比如说在线的故障检测大部分的依靠高校的力量。我们也做了一款消音器,效果非常的好,我们也会找这些路径,我们的催化剂和质子膜上有非常好的合作,另外我刚刚举得离子和理工都有研发成功。
第三个是整体的氢雄体系建设,以应用技术为牵引,解决各种类型的氢电的技术路径。在发动机继续夯实我们的基础,发动机有一千多万的里程,其中八九十都是工艺和生产方面的问题,只有5%不到的问题是商业区的。还有就是回到我们内燃机厂的一个短板,加强电力电子控制技术的研究,这一点非常的重要。
最后谈一下具体的研发目标,也是我们的一个愿景:希望在三年之内把电堆的功率密度提到计划指标,这也是间接的降本。谢谢各位!
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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