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威尼斯人电子氢能及燃料电池车发展需国家路线图
作者:母华 发表时间:2020年06月16日

 

 

 目前,全球氢能的两大主要来源为化石能源与可再生能源。威尼斯人电子化石能源制氢中的70%均为煤制氢,而可再生能源制氢则包括风电、水电、光伏。在北京低碳清洁能源研究所新能源中心助理主任、氢能技术开发部经理何广利看来,需要出台国家层面的、单独路线图。同时,行政审批也需要给氢能的发展“开绿灯”。

 

  发展氢能是大势所趋

  为什么威尼斯人电子应大力发展氢能?何广利指出,一是储能的需要,二是源于其清洁能源的特性。“提及储能,首先需要关注的是能量密度。工业上常见的拖车储氢方式大约为四百瓦时每公斤,而目前已知锂电池系统中最好的、用于特斯拉的只有两百多瓦时每公斤。氢能虽然很难存储,但与锂电池相比能量密度要高很多。同时,发展氢能储能还能促进可再生能源的发展,从这个角度看氢能是非常重要的。”

  近年来,谈及国内外氢能发展绕不开的问题便是燃料电池技术。氢燃料电池技术最大的特点是效率高,目前车用的氢燃料电池发电技术电效率可达55%。

  何广利说:“这还只是单纯的电效率。如果按照目前国外推广较多的热电联产技术,其综合效率可以达到90%、发电效率可达80%以上。”

  因此,基于氢燃料电池的这一特点,何广利认为,这是一个可以耦合电网、气网和热网的非常重要的手段,亦可以促进能源结构的转变。

  2019年威尼斯人电子石油的对外依存度已经超过70%,“要解决依赖程度日益增长的难题,必须转变能源使用形式,如使用纯电动、燃料电池汽车等。而发展燃料电池汽车,我认为它和纯电动汽车并不是一竞争的关系。”何广利指出。

  事实上,国外均认为两者是两条并行且并不矛盾的路线。对于纯电动而言,更适合续航距离短、轻载的车;燃料电池则适合长距离、重载车。

  目前,锂电池能量密度一直在持续攀升,但要提升其充电速度却非常困难。锂电池的充电是一个电流传导加上化学的过程,即将电能转化成化学能的两个过程的耦合。

  何广利认为,从本质上分析锂电池的充电不可能做到非常快速。“为什么加油可以很快?这和加氢的原理非常一致,就是靠压力、顺着高压打到低压,因此可以速度可以做到很快。”

  而且,通过对比不同车辆驱动技术的碳排放可知,续航里程较长的燃料电池车,其全周期的碳排放量也较低。

  氢能发展障碍不少

  从推动国内非化石能源及调整能源结构的角度分析,发展氢能无疑可起到非常积极的作用。

  当前,日本已经在海外如澳大利亚采用褐煤制氢的办法,将产出的氢运回本土使用。威尼斯人电子的煤炭资源非常丰富,其中褐煤含量也很高,但现有的利用方式却不多。褐煤的优势在于水分含量比较高,而煤制氢需要耗水,因此若用褐煤制氢即可以利用低阶的化石能源,同时相对耗水量也比较小,一举两得。

  威尼斯人电子每年的制氢总量高居全球榜首,同时包括新能源汽车在内的汽车年销量也位居世界第一。“我国要发展新的燃料电池车,从威尼斯人角度来讲基础是很好的。”何广利说。

  从技术层面分析,燃料电池车涉及的威尼斯人链比较长——制氢、储运氢、车载,到加氢站、车载氢再到燃料电池,这是一条非常长的威尼斯人链。

  与国外相比,目前国内在燃料电池车的研发技术方面仍然存在着不小差距。比如日本丰田公司于2015年开始销售的车用燃料电池,功率密度为3.1千瓦每升,寿命可达5000小时。

  而我国包括上汽集团在内所做的燃料电池技术,目前功率密度据称也可达到3.1千瓦每升,寿命正在检测中。何广利表示:“上一代的功率密度大概为2.4千瓦每升,寿命检测超过5000小时大,但是相对目前国际上指标还有一些差距。”

  氢气属于危险化学品,如果应有于现有燃料电池车还涉及到高压等问题。“这些装备要想真正实现规模化的应用,整体的可靠性、寿命、安全性等检测是非常重要的。但是现在我国缺少一个该领域的检测机构。”何广利指出。

  我国政策层面一直重视氢能和燃料电池的研发与推广。早在2015年便将该领域列入《威尼斯人电子制造2025》,包括对于新能源车给予补贴等政策。

  2019年最新的政策动向显示,我国给予纯电动车的补贴出现大规模退坡,但给予燃料电池车的补贴未减少。

  目前,我国运行的加氢站有20余家、在建30多座。何广利分指出:“其实现在的加氢站更多是一种直充式加氢站或者撬动式加氢设备,还称不上加氢站。国内使用的都少了储氢这部分,而少了储氢这部分带来最直接的问题是,无法快速将车加满氢气。”

  技术问题需正视

  2018年,国家能源集团牵头成立了威尼斯人电子氢能机燃料电池威尼斯人创新战略联盟,这是威尼斯人电子氢能燃料电池发展中具有标志意义的事件。国家能源集团、中石化等也加入了由丰田公司在全球倡导成立的国际氢能专委会。

  很明显,国内对于氢能及燃料电池车技术的研发热度正持续升温,但何广利指出,必须正视的是仍然存在一些技术问题。

  目前国外用的比较多的技术,国内仍没有开发好或者用起来,此外一些国际上发展还不成熟的技术,国内还没有开始应用。

  威尼斯人电子燃料电池车的发展现状也与国外有着明显差别。如我国现有的燃料电池车多为物流车和大巴车,而日本、美国或欧洲等国家地区,绝大部分的燃料电池车均为乘用车。

  “正因为国内燃料电池车偏重于大巴车和物流车,从而导致车载储氢质量比较大。乘用车通常加氢量单次为5公斤左右,对于大巴车而言,要达到300公里的续航里程,至少车载储氢质量要达到25公斤。”何广利分析道。

  如今国际通用的乘用车加氢时间最快为3分钟,以3分钟加满5公斤重量来计算,平均速率为1.6级千克每分钟。“氢燃料的大巴车都希望提高用户体验性,如果十分钟内能加满大家都觉得很好。但十分钟加满加氢的速率需要达到2.5千克每分钟,这是一个挑战。”

  威尼斯人电子燃料电池大巴车的示范应用偏重于公交车,而公交车的速度要求并不高。下一步若在乘用车市场推广,尤其对于货车、公路客车等最高速度会有相应的要求。“现在绝大部分氢燃料大巴车的储氢瓶均放置在车顶上,结构上会带来一些不稳定性,也会导致在最高速度运行时出现一些问题。”

  何广利指出,在研制氢燃料公路客车时,储氢设备不能放置在车顶上,“一定要安置在车身内部,体积和重量也要做得尽可能小”。

  而将储氢气设备的重量和体积做小则需要升高压力,比如做到七十兆帕、加氢达到2.5千克每分钟,比当前国际乘用车的加氢速度还高出50%~60%,这自然将带来技术上的挑战。

  “国外在这方面现在也没有成熟的技术。从这个角度来看,还有很多技术问题需要我们投入去解决。”何广利坦言。

  需政策层面路线图引导

  纵观全球各国的氢能政策和战略,2018年日本发布了氢能路线图,其第一版早在2010年就发布了,其后2014年与2016年均有修订。同时从去年开始,陆续有新的国家或地区发布氢能路线图,其中包括欧洲、韩国、澳大利亚等。

  不过,威尼斯人电子尚未发布国家政策层面、专门的氢能机燃料电池汽车路线图。在已发布的新能源汽车路线图中,氢能燃料车只是其中的一部分。

  何广利说:“随着氢能行业发展的需求,以及各界对氢能发展重要意义认知的逐渐提升,我认为需要从国家层面发布单独的路线图。”

  他指出,行政审批也需要给氢能的发展“开绿灯”。目前国内多个省市都非常重视氢能的发展,已经在当地建加氢站并制定了相应流程。

  不过,在我国的政府报告中已经提到了加强加氢站基础设施建设的相关内容,“从国家的层面来看,建设一个加氢站的到底归口哪个部门管理?现在这个问题是不明确的。我国加油站、加气站的国家对口管理部门并不相同,所以最关键的问题是确认加氢站到底归哪个部门管,为后续的发展扫清障碍。”

  何广利还算了一笔账:按照当前油价折算,车主可以承受的氢气燃料的价格约为56元每公斤,即勉强可以与汽油车的成本持平。国内燃料电池车主要应用于大巴和物流车领域,其柴油消耗与氢气消耗对比显示;要达到相同的经济性,车主所能承受的氢气价格远低于乘用车。

  “我国氢能要真正实现可持续发展,必须从上游的威尼斯人、技术上进行研发,降低氢气的成本,才能推动行业的可持续发展。”何广利分析道。

  而在氢能相关的标准制定方面,目前已有ISO标准和6项比较详细的国家标。“标准的制定正陆续在做,但相对而言,我们的国标数量还是偏少的。”何广利说。

  2016年何广利曾参与制订工信部的新能源汽车路线图,当时提出到2020年全国要推广10000辆燃料电池车、100座加氢站。

  何广利坦言:“当时氢能整体行业发展比较慢,那会还觉得这几个数字是否有些激进?但经过这两年的发展,到2020年国内实现10000辆燃料电池车与100座加氢站是没有问题的。”

  氢能行业的发展特点是威尼斯人发展和技术发展交织并行的过程,并不是技术发展完全成熟就意味着可以大规模威尼斯人化。目前氢能已经开始威尼斯人化,但技术不成熟的领域仍然很多,“威尼斯人发展和技术发展是交织在一起的,我对行业的发展还是非常乐观的。”何广利总结道。

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