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能源革命对外开放百家论坛之八十九

雄韬氢雄助力中国燃料电池汽车产业发展(下)

  主讲嘉宾

  张文曌,大同氢雄云鼎氢能科技有限公司项目部总监,负责雄韬氢雄燃料电池产品战略,曾参与多项新能源汽车动力系统产品的开发工作,见证了国内燃料电池汽车的技术演变及发展历程,倡导通过掌握核心技术来推动中国燃料电池汽车产业的领先发展。

7 核心提示 全球加氢站建设布局

  全球在运营加氢站共有334座,欧洲最多,有134座;亚洲居第二,有119座;北美洲有77座;南美洲和大洋洲分别有2座。亚洲地区,日本的加氢站数量多、发展速度也快,现在有94座,预计到2030年将达到900座。我国目前,在运营的有12座,在建的有19座,到2030年将达到1000座左右。

  加氢站分为固定式加氢站、集装箱式加氢站和临时加氢装置三种形式。固定式加氢站加氢能力弹性大,可以专门设计每天200千克到每天1000千克及以上。同时,卸气操作柱、储氢瓶组、氢气压缩机、加氢机在工厂内集成为单体设备运输到现场。此外,站控系统和整套设备联合调试现场完成。12小时加氢为200千克的加氢站理论上可加注35辆物流车或10辆公交大巴车,适用于批量车辆试验,公交示范线及小型加氢站等;12小时加氢为500千克的加氢站理论上可加注90辆物流车或25辆公交大巴车,适用于中、大型加氢站,可多个压缩机撬并联增容。集装箱式加氢站的设备高度集成、占地面积小,无储氢瓶组、无特种设备单独报检。同时,安装调试简单、通电即可加氢。此外,无需土建施工,转移方便、可扩容升级。12小时加氢为200千克的加氢站理论上可加注35辆物流车或10辆公交大巴车,适用于批量车辆试验,公交示范线及小型加氢站等;12小时加氢为500千克的加氢站理论上可加注90辆物流车或25辆公交大巴车,适用于中、大型加氢站,可多个集装箱并联增容。临时加氢装置加氢简单快捷,设备可随时随地搬运移动、灵活方便。同时,根据客户需要切换加氢枪,满足各种车型加氢。

8 核心提示 辅助系统

  燃料电池汽车产业发展的辅助系统包括空气系统、氢气系统、氢瓶等。典型的燃料电池空气供应系统由空气过滤器、空压机、电机、中冷器、增湿器和膨胀机等组成。其中,空压机约占燃料电池辅助功耗的80%,其性能直接影响燃料电池系统的效率、紧凑性和水平衡特性。燃料电池空压机特性要求集中表现为无油润滑,小型化、高可靠性和低成本,低噪音,良好的动态响应和较高的能量转化率等几个方面。离心式空压机在密度、效率、噪声等方面具有较好的综合效果,被认为是最有前途的空气增压方式之一。同时,离心式空压机也是大多数厂家的首选,如本田FCX、通用Equinox、现代ix35、奔驰B级F-Cell等。

  回氢泵又称氢气循环泵,作为燃料电池供氢系统的关键零部件,其主要作用是提升系统的氢气利用率。本质上,回氢泵就是一台气泵,从气泵的技术路线上看,可以划分成多级离心泵、隔膜泵、水环式真空泵、活塞泵、罗茨真空泵和爪型干式真空泵等几大类。自2016年以来,德国BUSCH企业对产品进行改型,通过提升泵头的机械特性,提高产品的防泄漏特性,最终实现在燃料电池领域作为氢气循环泵的使用。

  氢瓶的设计,在材料方面采用了铝合金内胆碳纤维缠绕的高压储氢瓶。它重量轻,单位储氢密度高,具有优良的韧性和抗撞击性能。同时,采用整体式设计,整个框架通过3根横梁和2根纵梁将氢气集成到一个框架总成中,保证在碰撞时,高压储氢罐的动态位移不会太大,避免断裂。最典型的应用是丰田Mirai。丰田Mirai高压储氢罐采用三层结构,内层是密封氢气的树脂衬里,中层是确保耐压强度的碳纤维强化树脂(CFRP)层,表层是保护表面的玻璃纤维强化树脂层。

9 核心提示 大同氢能产业基础分析

  纵观大同的氢能产业发展,就当前基础而言,氢能产业链资源丰富。首先,因为丰富的煤炭产业基础以及同煤集团多年的发展,可以生产丰富的工业副产氢、煤制氢,进而实现产业链上游制氢;在氢气储存运输上,有国新能源加持,提供多种储氢技术保驾护航;下游应用端也非常多,有氢燃料电池汽车、固定式发电、储能等多种应用场景。另一方面,新能源产业初具规模。大同引入了陕汽新能源、高迈新能源等企业。同时,新能源汽车、重型卡车变速箱总成等装备制造业均呈现产销两旺势头,新材料产业等战略性新兴产业也大幅增长。

  在2018-2020期间,大同将建设国内领先的氢能产业园,聚集超过50家燃料电池汽车产业链相关企业,氢能与燃料电池全产业链年产值超过100亿元,具体建设加氢站10-20座,示范运行燃料电池公交车、通勤车、物流车等示范运行规模达到1000-3000辆,同时实现小规模示范应用氢燃料电池汽车、无人机、分布式发电等。在2021-2025年期间,大同将进一步打造为全国领先、享誉世界的氢能新都,力争氢燃料电池全产业链年产值突破500亿元,具体表现为建设加氢站20-50座,建成全国氢能新型能源的最大输出基地,实现各式物流车、乘用车、公交及其他特种车辆总计1-3万辆的运行体量。

  为了顺利完成大同氢能产业的产值规划,2018年1月,大同市与雄韬签订雄韬氢能大同产业园项目《投资合作协议》。项目总投资30亿元,规划3年内实现年产大于5万套氢燃料电池发动机系统的生产规模,全市整车推广实现3000辆以上、全省5000辆以上。到2018年9月,大同氢能产业园部分建设完成。同时,示范运行燃料电池公交车50辆、燃料电池物流车300辆,建成示范运行加氢站2座以上。2019年到2020年,大同将实现全市3000辆以上氢能整车示范运营,建成示范运行加氢站5-20座。同时,建成产能5万套的发动机生产基地,实现年产值大于100亿元;并建成产能5万套的电堆生产基地,实现年产值大于50亿元。大同在产业前瞻布局方面也做了大量工作,正在筹备成立氢能技术研发中心,积极抢占北方市场,获取高额利润。在加氢站建设上,大同即将建成山西省首个制氢加氢一体站。目前,加氢设备基本建设完成,制氢设备正在准备发往现场安装调试,预计2019年3月底投入使用。

 
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