氢燃料商用车运用场景剖析及展开主张
时间: 2023-07-26 来源:产品中心

  2015年5月,国务院印发的《我国制作 2025》清晰提出燃料电池轿车展开规划,将氢燃料电池归入要点领域技能。2016 年 10 月,我国轿车工程学会发布的《节能与新动力轿车技能路途图》对我国氢燃料电池轿车的展开愿景与方针、技能路途月,财政部、工业和信息化部、科技部、展开变革委发布《关于完善新动力轿车推行运用财政补助方针的告诉》(财建〔2020〕86号),清晰提出将原有的中央财政对燃料电池置办补助调整为对演示城市的奖赏,本着“以奖代补、择优支撑”的准则,要点支撑符合要求的区域氢燃料电池轿车技能攻关和工业化运用演示。

  尽管我国氢燃料电池方面规划起步较早,但燃料电池轿车现在还处于工业化初期,产品相关功能与传统车有间隔。近年来,戴姆勒等世界氢燃料轿车先行者,计划暂时抛弃氢燃料在乘用车上的展开,转向以氢燃料电池代替大马力柴油机的商用车领域。优先展开商用车的原因在于:一方面,公共领域均匀本钱低,能够起到杰出社会推行作用,构成规划后能够带动燃料电池本钱和氢气本钱下降;另一方面,商用车行进在固定线路上且车辆会集,建造配套加氢站可行性强。当加氢站数量添加、氢气和燃料电池本钱下降时,又能支撑更多燃料电池轿车运用。现在各地已先后在公交、城市物流车、城市办理服务用车等区域性运用场景进行演示运营。

  以12米公交车实践运转的数据为例,加注/充电时刻和续航功能比照如表1所示。

  为了加大续航路程,纯电动轿车需求带着更多的锂电池,导致轿车的本钱、自重上升。此外,轿车运转过程中简单呈现电量骤降等现象,严重影响续航路程。氢燃料电池轿车添加续航路程只需添加氢气的带着量,轿车的自重影响很小,续航路程能够得到确保。

  氢燃料电池的根本原理便是经过电解水的逆反响,把氢原子和氧原子别离释放给电池的正极和负极,氢原子负极与电解质发生反响后,放出电子抵达正极,与氧原子从头结合,发生水。就其根本原理来看,氢燃料电池便是一个发电设备,它发电时除了发生热量与水,没有其他废弃物和污染物。

  氢燃料电池车相对纯电动车具有加注时刻短、续驶路程长、低温环境习惯性强等特色,但受制于当时储氢、加氢根底设备及燃料电池发动机水平缺乏以支撑远程、大功率需求场景。归纳剖析适用于当时氢燃料电池车型的运用场景,首要有以下六个运用场景。

  1.城市客车、城郊及旅行客车运用场景:城市客车首要以市内各支、干线公交运用场景为主。其线路固定,路况较好,一般市内公交车单程运转间隔约20km左右,一天总运转路程在200km以下,而行进速度,顶峰时约10km/h,平峰15~20km/h,自在流状态下25~30km/h;城郊客车运用场景首要以城市主城区与城市市郊及近间隔城际线路为主。比较城市客车,城郊客车运营间隔更长,路况愈加杂乱。旅行客车相较城郊客车,其运营间隔更长,对路途、气候环境的习惯性要求更高,要求其既能够在高速路面行进,也能够在偏远区域和村庄路途上运转。针对上述城市、城郊及旅行客车运用场景特色,燃料电池城市客车匹配50~120kW燃料电池发动机即可满意运转需求。

  2.市政环卫运用场景:从功能上首要分为运送型和作业型两类,其间运送型车以紧缩式废物车/车厢可卸式废物车等为主,现有纯电动产品可满意运送型车辆绝大部分运用需求,而作业型车以洗扫、湿扫、高压清洗、低压清洗、抑尘等运用场景为主。日运营路程短,但载严重,作业车速低于10km/h,作业时刻较长,上装功率需求30~40kW,需求继续大功率输出,氢燃料环卫车可满意需求。

  3.城市物流运用场景:首要以快递快运、日用百货、家具配送、搬迁、五金建材、果蔬肉奶、酒水饮料等运用场景为主,其间快递快运、日用百货、家具配送等计划性物流用户每日运距150~200km以内,一般载重2吨左右,现有的纯电动轻卡产品可满意用户绝大部分运用需求。而搬迁、五金建材为代表的非计划性物流、酒水饮料为代表的重载运送、果蔬肉奶为代表的冷藏运送,用户日运距需求大于200km,一般载重3~4吨及以上,适合于氢燃料电池轻卡产品。

  4.城际物流运用场景:首要会集在京津冀/长三角/珠三角/成渝等城市群,客户典型工况特色:首要运转于高速公路和国道、省道上,具有单边运距长、时效性高级特色,以快递快运、大件运送、绿通运送、工业原资料运送为主,常用载质量9~14吨、日均运营路程300~500km,氢燃猜中重卡可较好满意。

  5.城市渣土自卸车运用场景:首要运送城市基建、房地产开槽、河道修建、路途修建所需原料及发生的废料,运送品以渣土、修建废物、砂石料为主。渣土运送场景线km,均匀运转车速30~50km/h。针对上述特色,氢燃料电池自卸车搭载100kW及以上的燃料电池发动机即可满意整车功率需求,日加氢一次可满意车辆全天运营需求。

  6.倒短牵引车运用场景:车辆首要运送产品车制品及半制品、煤炭、钢材、生活必需品、修建资料等大宗货品,载质量约25~35吨,短间隔往复于物流园和大型企业之间及火车站、码头号,日均运营路程100~200km,均匀车速30~60km/h。运转路途相对固定便当加氢,依据运用场景特色,氢燃料电池牵引车搭载100kW及以上的燃料电池发动机即可满意整车功率需求。

  总归,比较纯电动车型,氢燃料电池车克服了动力弥补时刻长、低温环境习惯性的问题,进步了营运功率,与纯电动车型运用场景构成互补;氢燃料电池车型更适用于路途相对固定、加氢便当等区域性运用场景。

  依照“氢电互补、宜氢则氢、宜电则电”的准则,一起结合各场景的运用潜力,依据是否有运用车型,一起确认出资志愿的主体,以北京市为例,主张将氢燃料电池车辆推行运用分为两个个阶段:

  首先以公交专线、环卫等公共领域及园区物流、企业班车等场景首先进行演示,以2022年北京冬奥会为要害时刻节点,完成需求驱动和科技驱动的双引领,完成氢能工业的跃升式展开。氢燃料电池车辆产品推行8~12米公交车、11米旅行车、城市物流、8吨/12吨/18吨环卫车等;在此根底上,环绕冬奥场景展开9米/9.5米/12米系列旅行客车规划运用。同步展开环绕城商场景的重型燃料电池渣土车、牵引车等开发及运用演示作业。例如,北京384路公交已投入运营5辆12米氢燃料电池城市客车,有比较老练的运营经历,未来该线路车辆可悉数替换,打造成为为氢燃料电池客车专线。

  跟着典型领域演示阶段的培养,不断进步产品技能水平,车辆置办及燃料本钱进一步下降,在政府给予必定支撑的根底上,根本具有规划化推行的可行性。在第一阶段的根底上,以京津冀协同展开为引领,结合公共领域的车辆更新周期进展,完成规划化推行。加大城建渣土车、牵引车等重型商用车商场进行氢燃料电池轿车演示运营。运用于城市物流、冷链配送、城市内砂石骨料、渣土运送及混凝土拌和等场景。到2025年末,开始构成氢燃料电池车辆要害零部件和配备制作工业集群。

  车辆推行运用离不开工业链的支撑,需求经过打造氢燃料商用车商业化运营渠道,把制氢、储氢、运氢、加氢和整车出产企业和运营企业联合起来,完成商业化运营。在这方面,北京市具有杰出的工业根底。座落在北京的燕山石化的工业副产氢产能未来将到达15万吨/年,能够满意2~3万辆氢燃料商用车的运用需求;北京天海公司正在加速推动IV型瓶的研制验证和出产准备作业;亿华通现已推出100kW的氢燃料电池发动机产品。

  当时我国已进入氢燃料商用车商业化初期,氢燃料电池车工业展开和商场推行运用现在存在四个展开瓶颈:一是质优价廉的氢能供给和加氢根底设备建造缺乏;二是商业化推行形式没有树立;三是部分要害零部件没有自主;四是规范系统没有构成。主张从以下五个方面促进氢燃料电池轿车工业的展开。

  安身现有工业根底,拟定并发布氢能及氢燃料电池工业展开规划,清晰展开方向及方针,为各相关企业工业落地展开树立决心、供给支撑。树立健全氢燃料电池相关方针法规系统,从工业规划动身,拟定包括氢气制、储、运、加、燃料电池轿车推行扶持、车辆年检等全工业链,全生命周期的相关规范及办理办法,保证工业健康规范生长。

  经过会聚优势研制资源,针对工业展开存在的要害共性问题,展开会集资源整合与技能立异攻关,全面进步氢能相关工业的技能才能及工业化水平,促进氢燃料电池商用车的健康展开。经过氢燃料电池轿车工业集聚,能够促进氢能燃料电池全工业链的快速展开,有用下降本钱。

  我国燃料电池轿车展开途径根本清晰,即经过商用车展开,规划化下降燃料电池和氢气本钱;结合区域动力结构特色,发挥资源优势,发掘本区域氢能保证潜力,前期以动力保证为主,灰氢、蓝氢、绿氢均可运用,跟着可再生动力本钱下降及碳捕捉技能的完善,逐渐向蓝氢、绿氢转化;氢燃料电池商用车的规划运用带动加氢站配套设备建造。

  规划化是提质降本的要害。世界氢能委员会2017年发布的陈述猜测,到2030年氢燃料电池构成规划化出产后,燃料电池发动机本钱有望降到40美元/kW(按额定功率核算约70-80美元/kW)。美国动力部也猜测,当产值扩展十倍,整车本钱还可下降 23%; 叠加系统本钱的降幅,归纳本钱下降起伏将超越45%。依据国内相关组织和企业的研讨剖析,依照每辆车运用60kW(额定功率)的氢燃料电池发动机测算,当产值从1000套升至1万套时,氢燃料电池发动机将从9000元/kW降至 2200元/kW,降幅达75.6%,;进步至10万套时,氢燃料电池发动机本钱将进一步降至600元/kW。

  政府引导加大氢燃料电池根底科研投入,打破中心资料和要害部件的技能瓶颈,促进产品国产化。进步工业副产气制氢、电解水制氢、化石燃料制氢、可再生动力制氢等制氢技能,下降氢气制备本钱;立异高压气态及低温液态储、运氢方法,研制功能愈加优异的储氢资料,提出愈加完善的车载氢系统安全及检测规范;立异氢气拖车运送、管道运送及液氢运送方法和技能,不断进步氢气储运功率、下降储运本钱;在整车渠道产品方面,展开整车能量办理、能耗优化、动态呼应、热平衡、故障诊断与容错操控等要害集成技能;在燃料电池发动机方面展开长寿命燃料电池发动机及其要害中心零部件、低本钱燃料电池热电联供系统、电控系统、辅佐系统等研讨与开发,终究完成氢燃料电池整车及燃料电池系统在技能先进性、可靠性、本钱优势、产品渠道化等方面与世界先进水平同步;结合整车运营状况拟定加氢站规划、建造定见,研制进步加氢站氢气紧缩机、高压储氢罐及氢气加注机等中心设备技能,立异加氢站站控系统,进步氢气加注安全。

  2020年4月10日,国家动力局发布的《中华人民共和国动力法(征求定见稿)》中初次将氢能列为动力领域。在氢气运送、贮存、运用、办理等环节,应赶快提出可操作性的计划办法。国家法规需加强对氢气的存储与运送提出的监管要求,在履行层面清晰责任主体、完善办理系统;削减规范系统树立的阻止,赶快拟定20MPa以上高压气氢、液氢、管道运送等相关规范和法律法规。一起,优化加氢站建造批阅程序。

  跟着氢动力保证系统健全、根底设备逐渐到位,规划化运用牵引技能立异和工业晋级,氢燃料电池商用车将从以环绕城商场景为主题的运用商场,向远程干线物流、跨区域的货运和客运商场延伸,是代替中重型柴油车的较好挑选。

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