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今年,長城汽車不僅将有首款C級氫燃料電池SUV正式亮相,更在日前發布了氫能戰略,提出從2021年起,經過三個具體發展階段,逐步實現“碳中和”。
汽車行業取道新能源的走向似乎已經不再是一個問題,但在新能源内部應該選擇什麼路徑,則各有考量。
比如汽車強國日本,面對純電大潮時表現出了異乎尋常的謹慎和保守,不過在氫能産品的研發和布局上則非常堅決。
國内車企在純電和氫能這兩條技術路線的選擇上也各有側重。但這一次,河北本土車企長城汽車宣告發力氫能戰略,表現出了超前的信心和決斷力。
長城氫能技術中心。長城汽車供圖
氫能源新車走向普通消費者
“今年,長城汽車将推出全球首款C級氫燃料電池SUV,并在全球率先完成100輛49噸氫能重卡應用項目落地。”
3月29日,長城汽車在保定發布了氫能戰略,長城控股未勢能源科技有限公司董事長張天羽同時宣布的這一消息,在汽車愛好者中間和整個汽車業界引發強烈關注。
對于消費者而言,在當下汽車市場上燃油、混合動力、純電和燃料電池等各種新技術、新産品令人眼花缭亂時,一款國産氫能源汽車一旦面世,将直接把這個全新的技術落地為實實在在的産品帶到他們面前。
實際上,河北人對氫能源汽車并不陌生。在張家口,2018年當地就率先上線74輛氫燃料公交車。2021年,張家口公交已有304輛氫燃料客車每天都在線路上跑,另外60台氫燃料旅遊客車也完成了冬奧測試賽的運輸服務。
隻是從目前情況看,氫燃料車多用在公共客運、貨運和賽會場館擺渡服務等場景中,家用乘用車産品屈指可數。
據了解,日韓汽車界深耕氫燃料電池領域多年。以豐田汽車為代表,2015年就推出了氫燃料電池汽車産品并上市銷售。
現代汽車則在氫燃料電池汽車領域獨占鳌頭。機構調查數據顯示,其在全球氫燃料電池汽車市場上的占有率超過70%。
但從市場上看,目前這幾款氫能源汽車産品主要消費市場仍在歐美和日本,國内市場占有率不高。目前,國内自主品牌車企尚沒有成熟的氫能源汽車乘用車産品上市。普通消費者盡管對這項新技術十分感興趣,但在具體産品上還沒得更多選擇。
張天羽表示,依托于氫能戰略,長城汽車将采取“商乘并舉”的模式,通過場景探索帶動技術及産業發展,加速産品落地。他表示,除今年要推出氫燃料電池SUV外,2022年,長城汽車首支高端乘用車服務車隊将出現在冬奧會的舞台上;2023年實現核心動力部件推廣數量國内領先;2025年劍指全球氫能市場占有率前三。
這意味着,對技術和産品路線選擇一直獨辟蹊徑的長城汽車,希望這一次在氫能源汽車領域能先拔頭籌。
張家口氫能與可再生能源研究院常務副院長王豔豔,此前在接受本報記者采訪時曾表示,在車用場景中,氫燃料電池可解決锂電池裡程焦慮,因充氫時間短,在重載、長距離場景中優勢明顯。但成本高、加氫站建設不足等難題,使其發展仍處産業化初期階段。
上世紀六七十年代,因高熱值、無污染等特性,業内曾掀起過一陣氫能熱潮,但最終因技術瓶頸難以突破而擱淺。
長城控股未勢能源科技有限公司總裁陳雪松表示,截至目前,長城汽車已累計投入20億元用于氫能領域研發,未來3年内,長城汽車還将繼續投入超過30億元研發費用,以達到萬套産能規模。
為了突破技術瓶頸,長城汽車彙聚來自歐美日等多國超十年氫能技術研發經驗的專家,打造了規模強大的氫能技術研發團隊,構建了“四國五地”全球化研發體系。
據陳雪松介紹,目前長城汽車已經實現“電堆及核心組件、燃料電池發動機及組件(控制器等)、Ⅳ型儲氫瓶、高壓儲氫閥門、氫安全、液氫工藝”六大核心技術和産品的知識産權完全自主化,多項技術均突破了“卡脖子”的行業痛點。
作為長城汽車氫能戰略的重要一環,長城推出了一套高性價比的車規級氫動力系統解決方案——“氫檸技術”。它涵蓋了氫燃料電池系統、車載儲氫系統及核心關鍵部件,是具備高性能、高安全、長續航、全氣候和全領域特征的“零碳”交通解決方案。
汽車業内人士表示,這意味着在氫能源汽車核心技術方面,長城汽車的技術研發、突破已經取得了不錯的成績,其成熟的技術體系,在全球氫能源汽車領域内都具有競争實力,有望能夠代表國内自主品牌車企在全球新能源汽車市場上,繼純電汽車大放異彩之後,參與全新技術路線上的國際比拼。
長城汽車燃料電池發動機。長城汽車供圖
氫能戰略瞄準“碳中和”
作為一個汽車品牌,長城汽車關于氫能産業的技術構想,當然首先需要以具體的産品為依托,但他們的目光顯然并沒有局限于此。
長城汽車副總裁穆峰在發布會上正式公布了企業氫能布局的戰略目标:2021年到2025年,長城汽車将緻力于開啟氫時代,聚焦氫示範;2025年到2030年,發展氫經濟,開放氫生态;2030年到2050年,建成氫社會,賦能“碳中和”。
而來自國家層面的構想則是,我國将在類腦智能、量子信息、基因技術、未來網絡、深海空天開發、氫能與儲能等前沿科技和産業變革領域,組織實施未來産業孵化與加速計劃,謀劃布局一批未來産業。
專業人士認為,随着氫能與儲能被明确為國家六大未來産業之一,以及“碳中和”目标的加速推進,氫能将在“十四五”期間取得飛速發展。
按照穆峰的介紹,長城汽車的氫能戰略願景,将不僅僅是圍繞氫燃料電池技術、車載儲氫技術和氫安全技術,提供一套高性價比的車規級氫動力系統解決方案,更高層級的追求,是要建立“制、儲、運、加、應用”一體的國際化供應鍊生态。
“做個類比的話,這就有點類似于開發一款新型号手機和開發一套操作系統的關系。”一位業内人士說,“長城汽車的目标,不僅是要推出氫能源汽車産品,更想推出的是一套氫能産業發展生态。”
目前,長城汽車擁有國内唯一的氫能全産業鍊核心技術布局:上遊制氫,新一代鈣钛礦太陽能光伏技術,實現了破世界紀錄的20.01%之光電轉換效率;中遊儲氫,通過氫 電儲能系統,提供規模化可再生能源存儲解決方案;下遊核心産品,以長城氫能核心零部件,全面供應公交/大巴 重卡/物流 乘用車三大應用平台。
同濟大學教授、國家重點科技計劃“新能源汽車”總體組專家餘卓平認為,這項氫能戰略所構建的國際級一體化供應鍊生态與應用,将成為我國交通運輸領域能源結構轉型的“火車頭”,助力我國擺脫對傳統能源的依賴。
面對日益嚴峻的氣候危機挑戰,作為世界上最大的發展中國家,我國推進“碳達峰”“碳中和”,彰顯了負責任大國的使命與擔當。“十四五”是“碳達峰”“碳中和”的關鍵期、窗口期。從國家層面到地方政府,都提出了相關安排和目标。
汽車産業為實現這一目标如何發力?長城汽車的氫能戰略正是在為此主動找尋路徑。
發展車用氫能産業,開展燃料電池汽車示範運行,提高可再生能源制氫比例,是汽車産業實現低碳減排的重要途徑。
“如果我國氫燃料電池汽車推廣可達成100萬輛的目标,一年可減少二氧化碳排放5.1億噸,這将極大助力‘碳中和’目标實現。”穆峰介紹,早在2016年6月,長城汽車就成立了項目組,開啟了長城氫燃料電池核心技術研發,經過五年的發展,長城汽車在這一領域已經取得了諸多先發優勢,組建起一支世界級氫能、燃料電池系統及整車技術研發團隊,擁有氫能試驗基地、燃料電池試制中心等優質硬件資源。
但“一人難成衆,孤木不成林”,穆峰在介紹長城汽車氫能戰略三個不同發展階段的目标時表示,到2025-2030年,長城汽車的目标是開放氫生态。
屆時,長城汽車希望與能源部門加強合作,以支持全領域能源應用的“脫碳”,利用太陽能、生物質能生産氫能,利用可再生能源對于減少溫室氣體、污染的作用。同時,在第二階段,長城汽車可以在交通領域層面,促進、加大燃料電池汽車的推廣,進一步共同研究、推廣航空、移動機械等更多領域的燃料電池系統。
而在氫能戰略的指導下,長城汽車秉持“開放、合作、共赢”的理念,全面開放平台技術,共享産品與服務,與行業上下遊優質企業協同互補,在研發、測試,零部件配套,投融資,産能建設等業務開展全方位合作。
儲氫系統。長城汽車供圖
有望帶起河北又一氫能産業高地
近日,省發改委發布《河北省2021年氫能産業重點謀劃推進項目清單(第二批)》,确定了85個氫能産業重點謀劃推進項目,并提出在項目建設過程中,可以參照張家口市氫能項目審批流程,建立綠色審批通道,确保項目按期建成投産,早日實現氫能商業化和規模化應用。
河北的氫能産業起步在全國範圍内看都比較早,張家口更是率先發展起來的氫能産業高地。
自2015年7月被國務院确定為國家級可再生能源示範區以來,張家口可再生能源的建設進展備受矚目。基于籌辦冬奧會的需要以及相關産業的良好前景,氫能開發利用也日益受到該市的重視,産業布局逐漸提上日程。
短短幾年時間,張家口已形成以氫燃料電池汽車應用為重點,帶動制氫、加氫、氫能産業裝備制造和研發的全産業鍊條。
“目前,海珀爾、建投沽源制氫項目二期等項目正在加速推進,2021年底張家口日制氫能力可達38噸,保障冬奧綠色出行需求,将成為全國最大綠色制氫基地。”張家口市發展改革委副主任孫東峰介紹。
除了氫源本身,張家口還同步推進制儲加氫設備制造、氫燃料電池整車制造等上下遊産業配套,年産萬台氫燃料電池發動機項目投産,16個産業鍊項目已落地,全産業鍊發展格局加快形成。
“長城汽車的氫能戰略,有望帶動保定成為河北又一個氫能産業發展高地。”業内專家表示。
據了解,目前長城汽車已受邀加入全國四大示範試點城市群,在北京、天津、河北先期布局了北京新發地農批物流、雄安新區砂石物料專線重卡運輸、天津濱海新區物流運輸等标杆燃料電池示範項目,示範車輛規劃超數千台,包含重卡、物流、公交、乘用車、船舶、軌道交通等多種應用場景。
除了企業層面,城市也在為氫能發展提供産業布局。
當前,保定在推動先進制造業、新能源和智能電網、生物醫藥健康和新一代信息技術、新材料、節能環保“3 3”主導産業的同時,正在協同北京産業集群重點發展“醫、車、電、數”等産業。
其中,“車”即以氫燃料電池汽車為特色的汽車産業。
記者了解到,今年,保定計劃實施“氫燃料電池汽車産業發展三年行動”,推進氫能在公交、物流、重卡等場景示範應用,與北京共建氫能示範應用标杆城市。支持長城汽車加快氫燃料電池攻關,盡快量産上市,年底前在制氫、儲氫、運氫、加氫、用氫等方面形成示範效應。 (河北日報記者 袁偉華)
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氫能源汽車“卡脖子”技術有哪些
氫被公認為理想能源,其三倍于汽油的能量密度和唯一排放物為水的特點,使其被汽車産業賦予極高期望。
氫在汽車上有兩種應用方式,一種是氫燃料電池,另一種是氫内燃機,後者因為安全性、存在污染等原因早已被淘汰。目前,大部分布局氫能路線的車企都采用的是氫燃料電池技術。
雖然技術路線已經相對明确,但全球汽車行業巨頭對氫能源的技術路線一直有争議。畢竟,一批“卡脖子”問題仍需要盡快解決。
比如,氫氣無法直接拿來用,需要制取、淨化,現在主要有如下幾種制氫方式:電解水制氫法,成本高、耗電量大;甲醇裂解制氫法,生産規模有限;焦爐氣中取純氫法,會生成甲烷和一氧化碳,造成污染;天然氣制氫法,工藝複雜、原料利用率低。
現階段,沒有一種完美的制氫方式可以同時滿足大規模制氫、成本低、無污染的要求,無法滿足未來氫燃料電池汽車大規模發展的需求,甚至有可能與環保的理念背道而馳。
放眼國内氫能産業發展較早的地區,佛山制氫産業側重取純法,是充分利用工業副産品;張家口主要是利用當地充分的風、光和太陽能等綠電資源采取電解水制氫法。
在制氫、儲運方面,長城汽車的技術路線與上述地區略有不同。據介紹,長城汽車已經率先完成制氫、氫 電儲能、燃料電池應用等領域的布局。
比如在制氫方面,長城汽車開發的新一代鈣钛礦太陽能光伏技術,實現了20.01%的光電轉換效率,引領大面積鈣钛礦光伏組件轉換效率邁入“2.0時代”;在大規模儲能應用方面,長城汽車氫 電儲能系統與燃料電池聯合供電,為規模化可再生能源存儲提供方案,為移動和固定式能源綜合利用奠定基礎。
另一瓶頸是氫燃料電池汽車的制造成本。
如同電動汽車三分之一的成本在電池上一樣,氫燃料電池汽車的制造成本被燃料電池堆占據了很大一部分。
談及重點零部件未來大規模量産面臨的挑戰,長城控股未勢能源科技有限公司總裁陳雪松表示,作為中國燃料電池産業發展的關鍵因素之一,低成本、高性能、批量供應的國産電堆,是燃料電池汽車成本下降從而與傳統汽車競争的關鍵。
電堆成本主要包括直材成本和制造成本。直材成本的降低一方面可以通過技術提升減少材料用量,另一個方面就是材料國産化;而制造成本則與規模和标準化相關,長城汽車已經做出了許多探索和實踐,未來還需要行業協同努力,共同促進商業化生産應用。
總體來看,國内氫能與氫燃料電池有很多企業投入研發,取得了一定的成果,但在大規模商業化應用方面仍有距離,在一些核心技術領域,如制氫、加氫、儲存運輸安全等方面仍處于技術攻關、場景落地和降成本的過程中。
不過,以長城汽車為代表的國内企業率先推出氫能戰略,為汽車工業轉型探索了路徑,并在實現“碳達峰”“碳中和”目标中展現了民營企業對中國能源結構調整的擔當。
文/河北日報記者 袁偉華
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