WNEVC 2021 | 福田集团魏长河:深入氢能应用体系,布局发展不同应用场景下的氢燃料电池商用车
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。
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,福田集团新能源系统集成副总工程师兼新能源研究院副院长魏长河发表精彩演讲。
魏长河先生首先对氢能在能源革命中的地位进行了描述,分析了氢能源技术研发与产业化的关键,并对氢能燃料电池商用车的发展进行了详细分析,最后简单介绍了新款福田燃料电池重卡。魏长河认为,氢能与电能在第三次能源革命中占据重要地位,而在众多制氢技术路线中,电解水制氢方式是最为绿色环保的,如何降低上游企业制氢、中游储运氢能、下游利用氢能的成本,是氢能产业下一步最需关注与解决的问题。
以下内容为现场演讲实录:
尊敬的余老师,尊敬的王秘书长,很高兴来参加本次大会,下面把我们最近取得的工作成绩跟大家做一个简单汇报。
首先,讲一下福田关于氢燃料商用车的一些思考。实际上,我们福田集团之所以把燃料电池尤其是氢能作为发展的战略方向,也是出于响应国家能源战略的考虑,我们认为中国的能源体系已经进入到第三次能源革命,那就是传统化石能源向新能源的转化。而在新能源转化里,氢能源一直是第三次能源革命里面核心的载体,更重要的是它是能源中枢。前面几位专家都做了环保方面的演讲,提到能源革命中,氢能源可以和电之间进行一个转化,同时氢能源本身也是可直接作为燃料进行运用的,所以我们认为氢在第三次能源革命中将起到重要作用。
目前,我国对化石能源的需求占比还是非常高的,尤其考虑到我们国家是“贫油多煤”这样的能源结构,因此我们在第三次能源革命里已经将氢能源提到了一个比较高的地位。
对于我国电能来说的,除了化石能源转成电能之外,还有新能源转化成电能,无论是风电、水电还是核电都起到了一个助推作用。对于我国氢能产业而言,第三次能源革命就是电能和氢能的革命,而且在氢能方面的使用主要集中在工业层级上。
从氢气成本上来说,我们借助了一些行业机构的相应研究。实际上对于目前氢能源的利用来说,我们与发达国家相比还是有一定的差距,尤其是我们的氢气是采用化石能源重整制成的氢气,所以氢气的成本还是比较高的。
第二部分对于氢产业链的发展,各位领导也做了汇报。今天的主题是燃料电池,实际上燃料电池在氢的产业里面也只是占了其中的一部分,氢燃料的产业链包含了上游的制氢,中间的储氢和下游我们商用车、重卡的使用。
下面是我们福田集团相关的研究和探索,实际上福田集团一直在跟国内著名的高校和能源集团,在氢产业链的角度展开了合作,我们在制氢方面也有一些思考。我们国内制氢主要分为电解水和化石燃料制氢,实际上无论是蓝氢还是灰氢,其对我国的碳排放,尤其是对2030年的战略目标,都还是起到一定减碳的作用,当然我们未来还是要采用绿氢的,因为绿氢在整个生产的过程当中基本上不产生相应的碳排放。
而从制氢的成本上面可以看出不同的技术路线是不一样的,随着不断的发展,制氢的成本会慢慢下降。在氢能产业链或者燃料电池的产业链当中,有几条重要的制氢途径,我们在这里也比较了一下:现在的几条技术路线里,电解水制氢的难度是最高的,既然是电解水,我们就说明一下电的来源,制氢的电很大一部分还是采用风电和光电产生电的来进行电解水制氢。
国内从制氢的发展路径上讲,我们正处在一个蓝氢的阶段,虽然是采用的电解水,但是电的来源还是采取了许多途径,未来我们相信在很大程度上可以采用清洁制氢作为一个全面的覆盖。而从制氢的区域特征上来看,我国主要分布在华东、华北、西北等地区,张总也做了相应的汇报,我们的能源处在中国北部和西部地区,这次无论从示范城市还是从真正的使用情况看,氢燃料电池车尤其是商用车,重点集中在东部沿海地区,如何把西部的能源更好地服务于东部的燃料电池车,也是我们在座各位需要重点考虑和讨论的方向。
氢气的价格这方面,我们也做了一下预测,当然此预测只是基于我们现在掌握的信息。现在电解水制氢也好,或者化石重整制氢也好成本都是比较高的,也是燃料电池发展卡脖子的关键技术,随着可再生能源的普及,我们希望在2030年以后,电解质制氢的价格成本可以降低到20块钱以内。
氢气的储运方面也是现在制约燃料电池发展的重要问题。大家平时见到的主要是20MPa的长管拖车;高压气体的储氢,包括低温液态的储氢甚至有机和固态储氢,应该都是氢气储运里面的重要解决方案。
从相应的成本和技术参数上,大家可以看出来气体储氢,无论是管道储氢还是其他,它所能服务的经济还是有限的,液态和固体储氢对长距离储氢和向东南沿海输送都能起到关键的作用。
加氢站的话刚才几位领导已经做了阐述,我们也希望随着加氢站的普及和国内相应政策的健全,包括加氢这部分服务的成本,应该会有比较大的下降。对于国内加氢站而言,刚才前面的专家也做了相应的汇报,大部分集中在这次的示范区包括东南沿海这些地区,未来我们相信会在全国范围内的大力推动氢燃料商用车快速发展。
第三部分说一下我们福田关于氢燃料商用车的应用场景的考虑,从这张表格中我们对比一下燃料电池与传统燃油车、纯电动汽车适用的情况和特点,从这张图可以看出来,燃料电池汽车和纯电动汽车两者是共存的,两者使用的工况都有很多的区别。对于氢燃料汽车的应用场景大家可以看出来,未来重载和长途客车更加适合应用燃料电池。
燃料电池商用车未来会在哪些方面去发展,我们认为商用车的发展集中在客车、重卡。不是所有客车的领域都适合他的发展,在长途、高速方面更加适合燃料电池商用化的应用;燃料电池公交车我们始终认为可以起到不一样的作用,一些旅游客车和特定排放需求的车辆,比如机场巴士等,会推动燃料电池发展。尤其是轻卡这方面,我们燃料电池的轻卡更多的会集中在快递和物流的领域里面,这些领域典型的特点是路线相对比较封闭和固定,每天的运行里程也比较长。
而对于重卡来说,应该是未来燃料电池商用车发展的一个重点方向,因为我们分析了重卡的应用场景,认为燃料电池重卡在相当多的场景里面都会有相应的发展,无论是港口运输还是矿山运输,都是适合燃料电池卡车的发展。
除此之外的话,在城市里面的尤其是在工程机械还有相应的长途运输,这些领域里面都有燃料电池重型商用车的身影,我们认为重卡将是未来燃料电池商用车发展的重点领域。从图上也可以很好地验证我所描述的那一点:燃料电池汽车和纯电动汽车是处于共存的阶段。
最后用简要的语言介绍一下福田燃料电池重卡的技术优势,福田这几年增添了许多的合作伙伴,也取得了一定的成绩。现在开发出来的第四代燃料重卡,由于尚未做到功率跟随,因此仍旧采用分屏均衡的管理策略,这是国内首台搭载燃料电池的发动机。
在储氢技术层面,也是国内第一款搭载了380L以上大容量、高密度的燃料电池重卡,而且储氢能量密度已经突破了4.5%。除了高密度的气体氢之外还有液氢,明年我们会在北京相关的示范场景下见到这台车的身影。
关于燃料电池在极寒地区的使用,我们重卡的热管理技术是基于我们的客车技术,尤其是明年2022年冬奥会的基础上做了进一步的探索和延伸,相信在未来福田的燃料电池重卡会有更好的使用。
最后便是关于燃料电池轻量化的设计,无论是燃料电池电堆还是氢瓶,对重卡的重量还是有一定约束,我们推出了一项轻量化的设计,针对整车170个模块进行轻量化设计,实现整车降重600-800kg。
以上就是我对这方面简短的汇报,谢谢大家。
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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