未勢(shì)能源科技有限公司副總裁解超朋于 2023年6月12日—13日，2023 中國(guó)汽車低碳與可持續(xù)發(fā)展論壇上發(fā)表了《車載液氫技術(shù)突破與應(yīng)用落地》主題演講。

(資料圖)

以下為演講內(nèi)容整理：

車載液氫開發(fā)背景

目前交通運(yùn)輸領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)碳排放占比超過(guò) 10%，全球占四分之一，因此，國(guó)內(nèi)隨著經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的提高，物流領(lǐng)域和出行領(lǐng)域的需求也會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，這會(huì)導(dǎo)致交通領(lǐng)域碳排放比重進(jìn)一步上升。雖然未來(lái)汽車增量不會(huì)太多，但需求會(huì)拉動(dòng)交通領(lǐng)域碳排放增長(zhǎng)。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域公路運(yùn)輸碳排放占比超過(guò) 85%，成為是交通領(lǐng)域減碳的重點(diǎn)領(lǐng)域。從實(shí)際數(shù)據(jù)情況來(lái)看，商用車碳排放占據(jù)全部車輛碳排放的比例接近 65%，其中重型貨車碳排放占比 83.5%，這表明商用車的重點(diǎn)在于減排交通領(lǐng)域的空間，這也是需要重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域，即重型重載商用領(lǐng)域。

縱向可替代能源相比，哪些領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)？下圖右上角的象限中，無(wú)論是傳統(tǒng)能源還是其他可再生能源，都更具有替代意義，例如重卡、中型卡車等。在續(xù)航里程、運(yùn)行效率、能量密度較高的領(lǐng)域中，是未來(lái)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換到氫能方向首先需要突破的。

目前在燃料電池或氫能推廣過(guò)程中，比如重型牽引車、自卸車、內(nèi)核船舶等，都需要更大功率和更長(zhǎng)的續(xù)航里程。對(duì)重卡領(lǐng)域，鋰電續(xù)航可能受到重量限制，尤其在應(yīng)對(duì)低溫能力方面存在一定缺陷。實(shí)際上重卡的運(yùn)行里程對(duì)補(bǔ)能和運(yùn)營(yíng)效率的要求會(huì)更高，所以續(xù)航里程和補(bǔ)能時(shí)間成為關(guān)鍵。

我們?cè)谧鲆簹涞目傮w思路是以系列化重載交通工具液氫系統(tǒng)及核心零部件為產(chǎn)品核心，通過(guò)合作建設(shè)液氫工廠和液氫加氫站，推動(dòng)液氫重卡和液氫船舶等氫能重載交通工具的推廣和應(yīng)用。

三大關(guān)鍵技術(shù)攻克液氫難題

從未來(lái)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的角度來(lái)看，需要考慮各種儲(chǔ)能方式，最好的方式是氫儲(chǔ)能，氫尤其在在大容量和長(zhǎng)周期儲(chǔ)存方面具有優(yōu)勢(shì)。未勢(shì)能源車載液氫系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)了三個(gè)開發(fā)目標(biāo)：一是使儲(chǔ)氫量更大能夠支撐長(zhǎng)距離運(yùn)輸；二是儲(chǔ)氫質(zhì)量密度較高，不會(huì)給商務(wù)車帶來(lái)額外的重量損失；三是控制靜態(tài)蒸發(fā)率，并且開發(fā)了單瓶?jī)?chǔ)氫最大的系統(tǒng)，基本能夠滿足長(zhǎng)途干線的運(yùn)輸需求。

絕熱技術(shù)研究是在不同工況下，對(duì)超臨界壓力下過(guò)冷態(tài)液氫在不同工況下的溫度分層進(jìn)行研究，確定了溫度場(chǎng)分布規(guī)律，指導(dǎo)氣瓶設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度中，一方面是振動(dòng)，比如在惡劣運(yùn)輸?shù)墓r下，在 4 個(gè)方向的重力作用下進(jìn)行了振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果完全符合震動(dòng)的需求；另一方面是跌落，比如通過(guò)類似碰撞的跌落實(shí)驗(yàn)，從結(jié)果來(lái)看，無(wú)論是閥門還是沖擊面，整體保持良好狀況，雖然外部發(fā)生了微變形，但內(nèi)部沒(méi)有受到任何影響，壓力穩(wěn)定。

此外，我們對(duì)于車載液氫系統(tǒng)進(jìn)行了三方面的驗(yàn)證：一是氣密性和液氮加注驗(yàn)證，以液氮作為替代品進(jìn)行氣密性加注測(cè)試，這樣完全可以通過(guò)液氮替代液氫來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；二是液氫加注，在真空管路中讓液態(tài)氫氣直接加入瓶?jī)?nèi)；三是整車級(jí)驗(yàn)證。通過(guò)這三項(xiàng)驗(yàn)證，期待車輛能適應(yīng)不同的工況，符合相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

在這個(gè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，首先是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的缺失，我們?cè)敢馀c業(yè)內(nèi)同仁共同建立規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做出貢獻(xiàn)；其次，零部件成本較高，因?yàn)槟壳懊裼昧悴考昧枯^少，缺乏相應(yīng)規(guī)范；最后目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有進(jìn)行液氫實(shí)驗(yàn)的條件，并且在民用領(lǐng)域中的試驗(yàn)和驗(yàn)證設(shè)施較少，所以我們希望通過(guò)這種方式建立一套實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證體系，以滿足整條鏈路的研發(fā)需求，并與業(yè)內(nèi)同仁共享經(jīng)驗(yàn)和設(shè)施，推動(dòng)相應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

除了產(chǎn)品，基礎(chǔ)設(shè)施和能源供應(yīng)也是需要解決的問(wèn)題，為支持液氫系統(tǒng)的開發(fā)和液氫車輛、船舶的場(chǎng)景運(yùn)營(yíng)，投建液氫 " 制-儲(chǔ)-運(yùn)-加-應(yīng)用 " 的全生態(tài)示范項(xiàng)目推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用。另外，還進(jìn)行了液氫加氫站的建設(shè)，因?yàn)橐簹湎鄬?duì)于氣氫占地更小、儲(chǔ)存密度更高、經(jīng)濟(jì)性更高、運(yùn)行噪音和能耗也更低。液氫實(shí)驗(yàn)室包括液氫試驗(yàn)區(qū)和液氮試驗(yàn)區(qū)，目標(biāo)定位是滿足液氫產(chǎn)品的開發(fā)測(cè)試需求，同時(shí)平臺(tái)與服務(wù)也會(huì)為設(shè)備研發(fā)提供技術(shù)支撐。

行業(yè)痛點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

氫能是現(xiàn)代能源體系的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)能源體系多元化及大范圍互聯(lián)、互實(shí)的重要途徑，在未來(lái)深度減排中扮演重要角色，為綠色生態(tài)發(fā)展提供重要支撐。未勢(shì)能源依據(jù)氫能應(yīng)用而生，以解決行業(yè) "痛點(diǎn)" 為使命：一是技術(shù)薄弱，雖然行業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)尚可，但產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的技術(shù)仍存在欠缺；二是產(chǎn)業(yè)瓶頸，除了技術(shù)還需要生態(tài)建設(shè)；三是成本過(guò)高；四是規(guī)模化程度較低，我們所進(jìn)行的工作可以解決這四方面的痛點(diǎn)。

我們誕生于 "863 計(jì)劃"，是具有超過(guò)二十年氫能研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)國(guó)內(nèi)最早做氫能的，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)集成應(yīng)用于北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)等世界級(jí)盛會(huì)，開啟了中國(guó)燃料電池汽車大規(guī)模示范運(yùn)行。與長(zhǎng)城 XEV 資源整合、融合新生熔煉 " 未勢(shì)能源 " 新品牌，正式開啟氫燃料電池車型及關(guān)鍵零部件開發(fā)，并于 2021 年正式開啟了商業(yè)化應(yīng)用。

目前我們有兩大系統(tǒng)和三大平臺(tái)，其中一大系統(tǒng)是燃料電池系統(tǒng)，為車輛或其他交通工具提供動(dòng)力氫能；另一大系統(tǒng)是儲(chǔ)氫系統(tǒng)，既提供了前瞻性研究，也提供了液態(tài)儲(chǔ)氫以及核心零部件。比如電堆平臺(tái)、氫電平臺(tái)等都是用我們掌握的核心技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，而且氫燃料電池平臺(tái)，還在長(zhǎng)城體系內(nèi)進(jìn)行資源共享，因此在燃料電池的核心零件方面，實(shí)現(xiàn)了資源協(xié)同的發(fā)展。

儲(chǔ)氫平臺(tái)除了液氫之外，我們四型儲(chǔ)氫瓶的質(zhì)量密度目前處于全球前沿，儲(chǔ)氫系統(tǒng)用閥門填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。在氫能動(dòng)力解決方案中，我們的范圍是最全面的，核心技術(shù)自主率也是最高的。

我認(rèn)為，當(dāng)前僅依靠賣產(chǎn)品是很難推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)鏈配套不夠完善，而我們?cè)趹?yīng)用和技術(shù)領(lǐng)域，可以提供更好的解決方案。如交通領(lǐng)域，提供高質(zhì)量、高性價(jià)比的氫動(dòng)力系統(tǒng)綜合解決方案滿足足 40kW 級(jí)— 400+kW 級(jí)級(jí)凈功率定制化需求；在船舶航運(yùn)領(lǐng)域，提供 100kW — 500kW 以上的系統(tǒng)，以及配備液氫儲(chǔ)氫系統(tǒng)的解決方案；在供熱供電解決方案中，如果將熱和電結(jié)合，效率可能超過(guò) 95%，因此供熱供電綜合效率會(huì)更高。在生產(chǎn)中進(jìn)行零碳生產(chǎn)，會(huì)采用自主方案，利用綠色太陽(yáng)能光伏發(fā)電和自清潔系統(tǒng)，通過(guò)自主系統(tǒng)進(jìn)行熱和電的供應(yīng)。

雖然風(fēng)光發(fā)電速度較快，但如何儲(chǔ)能依然是需要解決的問(wèn)題，我們認(rèn)為氫能是最好的解決方案之一，將來(lái)的優(yōu)勢(shì)可能會(huì)更明顯。除了解決方案之外，還會(huì)與行業(yè)內(nèi)的合作伙伴，共同探討如何提供氫氣的解決方案，為客戶提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

在運(yùn)力服務(wù)方面，提供車輛購(gòu)置、使用、維保、處置綜合解決方案，降低使用過(guò)程成本。我們與產(chǎn)業(yè)合作伙伴共同解決終端用戶需求，此外，在上游成立了行業(yè)質(zhì)量聯(lián)盟，了解到除系統(tǒng)企業(yè)外，產(chǎn)業(yè)鏈上的技術(shù)大多掌握在小企業(yè)手中，生產(chǎn)能力和質(zhì)量保障能力較差，所以需要合作伙伴共同努力提高一致性和質(zhì)量。

在問(wèn)題的共同響應(yīng)機(jī)制方面，國(guó)內(nèi)的發(fā)展較為良好，上下游的合作伙伴可以共同快速解決問(wèn)題。未勢(shì)能源不僅涉及技術(shù)和設(shè)備，還會(huì)打通全鏈路的解決方案，為終端客戶提供一整套氫能應(yīng)用解決方案。相信在未來(lái)成本也會(huì)逐步降低，在減碳方面的貢獻(xiàn)也會(huì)日益突出，并與行業(yè)內(nèi)各位同仁一起開拓新領(lǐng)域，讓驅(qū)動(dòng)世界的力量回歸自然。

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