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北京冬奥会,氢能交通成亮点

来源:汽车纵横网  浏览次数:860 发布日期:2022-02-16

从2008到2022,在两场北京奥运会的体育竞技场之外,氢能交通发展步伐正循序渐进。

2022北京冬奥会开幕式足够惊艳,仪式最后的主火炬点火环节更是颠覆想象,以无污染、零碳排放的氢气开创火炬燃料先例,并通过“微火”替代熊熊烈火,最大限度地贯彻了低碳环保的绿色奥运理念。

事实上,本届冬奥会的氢能应用十分广泛,尤以氢能燃料支撑的绿色交通凸显。冬奥会组委会数据显示,北京冬奥会示范运营氢燃料电池车超过1000辆,车型包括氢燃料电池大巴、氢燃料电池小轿车、氢燃料电池特种车等。“特别是在专用保障方面,可在-34℃正常启动的雪蜡车不仅能为滑雪运动员提供滑板打蜡的保障需要,对氢能车辆使用场景的扩宽同样不容小觑。” 清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席毛宗强如此表态。

奥运世博与“氢”共舞

将氢能车辆投入奥运出行并非2022北京冬奥会首现,在延期的2020东京奥运会举办期间,其官方用车便是来自丰田汽车的Mirai氢燃料乘用车。不过追溯奥运历史,氢能车辆的首次投运服务还是2008年,时值北京奥运会,由清华大学和北汽福田开发的3辆氢燃料电池城市客车在奥运中心区以及固定示范线路得以应用。

彼时,氢能车辆的技术标准、使用规范仍在探索初期,这3辆氢燃料客车的示范运营是由中国政府、联合国开发计划署(UNDP)和全球环境基金组织(GEF)共同支持实施的“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”的一部分。众多国内企业与学界研究机构参与其中,并提供了燃料电池发动机、驱动电机、动力电池及电力变换系统等关键部件。在实际运行过程中,这些车辆为氢燃料电池汽车的技术改进、降低造价和运行成本提供了数据参考。

尽管在2008年北京奥运会期间的示范运营已经验证了这些车辆的使用潜力,但高企的成本却成为影响氢能汽车商业化推广的制约因素。参与到运营期间相关工作的清华大学汽车研究所博士、副研究员王贺武介绍,车辆成本显著高于普通客车,售价约为350万元。“在燃料成本方面,国产氢燃料电池客车一次可加氢约20kg,每天运行大约300分钟、行驶里程约为200公里。”与此同时,制氢、加氢基础设施的不成熟同样对氢能汽车落地应用提出挑战。同期设立的加氢示范站通过外购氢气、天然气重整制氢和水电解制氢等三种方式来保障供应。其中90%通过站内占地面积巨大的天然气重整制氢装置进行供给,且由于氢气高压储罐、氢气加注机等关键设备尚未实现国产化,令这座加氢示范站耗资巨大,仅硬件设备就高达上千万元。

不过随着氢能产业的进一步发展,氢燃料汽车还是迎来了更大的应用机会。两年后,氢能车辆开始初具规模,并随即投入到2010年上海世博会园区进行示范运营。在世博会开园后的5个月内,196辆氢燃料电池汽车(包含90辆氢燃料电池轿车、6辆氢燃料电池客车和100辆氢燃料电池观光车) 整体运营情况良好,其中仅电池观光车一种车型便实现总行驶里程约44万公里的成绩。同时在这一次的示范运营中,车企对氢燃料车的参与度较两年前有着更大提升,长安、上汽、奇瑞等车企开始着手相关的氢能整车技术方案。中国氢能联盟专家委员会主任、同济大学汽车学院前院长余卓平曾表示,“在上海世博会的良好运营之后,我国氢能汽车技术开始步入产业化发展的新时期。”

沉寂耕技术

2010年以后,由于纯电驱动方向的长足进步,氢燃料路线并未像电动车那样持续受到关注,氢能汽车发展走过一段沉寂期,发展精力则转向聚焦氢燃料电池单项。在此期间亿华通、国电投氢能、上燃动力等燃料电池电堆及系统产品厂商逐渐实现从少到多,并逐渐走向商业化的发展进步。

首先要提及的是亿华通。在本届冬奥会投运的燃料电池车辆中,适配亿华通氢燃料系统的车型有700多辆,遍及延庆赛区和崇礼赛区。自2016年实现氢燃料发动机系统量产开始,亿华通目前已形成围绕氢燃料发动机核心技术的一系列相关产品集群,包含整车控制器、电池双极板、智能DC/DC等。同时通过陆续开发出的30kW-120kW多型号氢燃料电池产品,亿华通与国内主流的商用车企业宇通客车、北汽福田、中通客车等建立了深入的合作关系,搭载相关产品的客车、物流车型的平均行驶里程已达4万公里。在2021年12月,亿华通更是向市场发布国内首款240kW型号氢燃料电池系统,提前完成国家燃料电池系统技术目标。

上燃动力则将目光投向混动氢循环技术。其最新发布的第四代大功率燃料电池发动机“超越—神州200”系列额定功率达到200kW,质量功率密度为760W/kg,最高效率60%,使用寿命超1.5万小时。相较前代产品,该型燃料电池发动机系统氢耗大幅降低,实现续航能力10%的提升。

而国家电投集团作为氢能国家队领头羊之一,精力则侧重于打通从原材料、零部件到电堆的全自主产业链发展。在本届冬奥会期间,国电投氢能投入氢燃料电池客车近200辆,这些产品均采用其自主研发“氢腾FCS80型号燃料电池系统”,该款产品电堆额定功率115kW,并着力强化低温运行能力,可实现零下30℃低温启动。国家电投集团氢能首席专家柴茂荣表示:“不管是张家口崇礼,还是延庆海坨山,山间温度低于零下20℃。氢能汽车在这种工况下不论是可靠性、耗电量还是爬坡能力都要比电动汽车具有更好表现。”

在这些氢能系统厂商的带动之下,氢能技术产业链雏形已基本成型。余卓平认为,从技术上来看,我国氢燃料电池技术在国际上已处于领先优势。

循序再出发

由于氢能具备真正实现零污染排放的预期远景,令其在环境污染和能源压力愈发凸显的当下获得更多重视。随着“双碳”目标战略的确立,在政策和市场的有效推动下,氢能汽车发展成为大势所趋。

在政策推广方面,作为碳达峰碳中和“1+N”政策体系的一部分,《2030年前碳达峰行动方案》中11 次提及氢能,对氢能应用及发展的指导更加明确。2月10日,国家发改委和国家能源局联合印发了《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》,提出完善交通运输领域的能源清洁替代,力求通过推行氢能交通工具,完善加氢、加气(LNG)站点布局及服务设施,以降低交通运输领域清洁能源用能成本。

而在地方层面,目前国内已有50多个地级市发布氢能产业规划,加速氢能源产业布局。例如四川省和重庆市同时启动“成渝氢走廊”建设,两地规划于2025年前投入约1000辆氢燃料物流车,并配套建设加氢站。北京、上海、河北等省市也纷纷出台氢能产业发展规划及实施方案。

鉴于政策因素的更多利好,更多城市正着手开展氢燃料电池汽车示范应用,氢燃料电池汽车销量预计将会于2025年超过4.6万辆,保有量预计超过10万辆。同时这在客观层面也促进下游更多车企进行氢燃料电池汽车方面的研发验证,譬如2020年广汽展出的Aion LX Fuel Cell、2021年红旗推出的H5-FCEV以及长安的CS75 FCV。据中国氢能联盟预测,到2025年,中国氢能产业产值将达到1万亿元。

本届冬奥会更是将这种氢能全产业链的布局体现得淋漓尽致,30多家企业参与到赛区服务的相关氢能源项目(见表格),并借助冬奥会的推广契机,集中展示迈入发展新阶段的氢能如何“再出发”,承担助力“双碳”目标实现的使命。

(注:本文图片来源网络,如涉侵权请联系删除)

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