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【2022百人会】宇通氢燃料电池上商用车在氢耗及电池系统耐久性上实现突破

2022-03-31 10:26来源:中国道路运输网

  3月27日,在中国电动汽车百人会举办的【商用车可持续发展论坛】上,商用车碳减排、新能源重卡新势力、燃料电池技术路径、自动驾驶都迎来广泛关注。机遇与挑战并存,科技创新、积极求变是亘古不变的取胜法宝。



  宇通集团新能源研究院院长李高鹏在《燃料电池商用车产业发展实践与趋势展望》的报告中谈到:在全球来看,2021年宇通市场占有率超过10%。宇通已成为国际主流客车供应商,特别是新能源客车,已经在世界多个国家和地区批量示范与销售,在欧洲、南美、中东,都有宇通电动车服务于当地公交系统。


  宇通的燃料电池客车历经三代产品迭代,氢耗大幅度降低,在实际道路运行工况下,10米12米的燃料电池大客车氢耗降到了5kg/100km以下。现在燃料电池公交车加一次氢气,可以满足两天使用。同时宇通燃料电池系统耐久性问题,基本达到了公交车全生命周期使用要求。


  我们期待在发展中加大加氢站建设补贴力度,降低燃料电池汽车能源使用成本,吸引更多消费者和运营商进入市场,进一步扩大市场规模。


  以下是详细演讲实录:


  第一部分,燃料电池商用车发展背景与现状。


  美国、欧盟、日本和中国都制定了雄心勃勃的氢能发展规划。2050年氢能在终端能源的占比规划都超过10%。为了实现碳达峰和碳中和的目标,我们需要通过氢气和电池等来储存光伏、风电等这些间歇性能源,才有可能实现以可再生能源为主的能源革命。


  国际能源署、美国、欧盟、日本等均发布了氢能路线图;预计2050年绿氢占终端能源的比例为12%-15%;各国都将加大对氢能产业的财政投入。


  燃料电池汽车作为氢能在交通运输领域的重要应用和技术制高点,美国、日本、德国等都规划到2030年将建设超过千座加氢站,推广超过百万辆燃料电池汽车。尤其是近十年来,燃料电池汽车的销量在逐年攀升,全球燃料电池汽车已经累计销售4.8万辆。


  从近十年全球燃料电池汽车的销量统计情况,可以看到从2010-2015年,每年只有几辆、几十辆、数百辆车的销售。但从2016年起,已经开始超过了数千辆,到2021年已经超过了16000辆。我国燃料电池汽车的推广,是首先从商用车领域发力的。从近五年车辆上险的数据可以看出,我国燃料电池汽车上险主要是客车和货车。


  2020年财政部、工信部等五部门发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》。2021年8月,第一批上海、广东、北京城市群启动通知已经批复。2021年12月,河南、河北城市群也获得了批复。全国燃料电池汽车示范应用城市群,已经初步形成了“3+2”格局。通过整车示范,我们将带动核心技术突破,将带动核心零部件产业的发展,逐步实现产业链的自主可控。


  第二部分,宇通燃料电池商用车探索与实践。


  宇通是以客车、卡车为主业的商用车集团,拥有4个整车工厂,5个零部件基地;有宇通客车和宇通重工两家上市公司;2021年的销售收入超过400亿元。集团主要的产品有客车、卡车、工程机械、专用车、环卫车等。其中,客车的市场占有率国内已经连续20年全国第一,全球连续11年第一。2021年国内大中型客车的市场占有率39.6%。


  在全球来看,2021年宇通的市场占有率也超过了10%。宇通已经成为了国际主流的客车供应商,特别是新能源客车,已经在世界多个国家和地区批量示范与销售。在欧洲、在南美、在中东,都有宇通电动车服务于当地公交系统。


  在燃料电池客车方面,宇通率先取得了燃料电池的整车生产资质和产品公告。宇通的燃料电池客车研发始于2009年,2014年宇通取得了国内首个燃料电池客车资质认证,陆续取得多个产品公告。2021年宇通取得了燃料电池卡车生产资质,并且布局开发了全系列燃料电池商用车产品。


  在整个研发历程上,宇通开发的第一代燃料电池客车产品,就是增程式燃料电池客车,后来逐步发展为电-电深度混合的动力系统。


  宇通建成了中原地区首个加氢站;获得了车载氢系统的安装资质;建设了郑州市燃料电池与氢能工程技术研究中心和河南省氢能与燃料电池工程技术研究中心;2020年获批成立了河南省燃料电池商用车创新中心。


  从整车的技术发展上来看,宇通的燃料电池客车历经了三代产品迭代。第三代产品已经很好解决了-30℃的低温启动的问题,通过了各项耐久性、可靠性试验。它的安全性能、涉水性能、碰撞测试各方面都表现优异。在整车动力性方面,能够满足平原、山区、高原各类城市环境的使用。通过多项试验验证,确保了整车的安全性和可靠性。尤其是通过这三代的产品技术迭代,宇通的燃料电池客车氢耗大幅度降低,在实际道路运行工况下,10米12米的燃料电池大客车氢耗降到了5kg/100km以下。


  近几年在燃料电池动力系统、整车集成、整车能量管理等方面取得的巨大技术进步,大大降低了用户运营成本。我们开发了高效能量型的电-电深度混合动力系统,通过持续优化能量管理策略,降低了整车氢耗。现在燃料电池公交车加一次氢气,可以满足两天使用,获得了司机好评。而且冬季应用燃料电池余热回收技术,不但冬季续航里程不受影响,而且冬季车内取暖效果要远远优于纯电动客车。


  我们推广燃料电池汽车,除了能耗以外,还有一个问题是非常重要、急需解决的,就是燃料电池系统耐久性问题。基于燃料电池响应特性,我们通过优化动力系统控制策略,大幅提升了燃料电池系统使用寿命。我们统计了宇通在江苏运行的车辆数据,燃料电池系统平均运行超过了8800个小时,经过测试,常用的功率点最大衰减在2%以内。这个结果基本上达到了公交车全生命周期使用要求。燃料电池耐久性的突破,将为我们大规模推广燃料电池公交车打下良好基础。


  宇通的燃料电池客车在河南郑州、河北张家口、山东潍坊、江苏张家港累计运营超过3500万公里,安全无事故。在2022年北京冬奥会、冬残奥会期间,宇通有185辆低氢耗、高安全、环境适应性强的氢燃料电池客车服务于北京、延庆、张家口的全赛区。


  2021年,我们还完成了重型牵引、城市自卸/搅拌、环卫、物流等系列化燃料电池主销卡车产品的样车开发工作。49吨的牵引车、31吨的自卸车,31吨的水泥搅拌车、18~25吨的环卫车、4.5~18吨的物流车等,都已经开发完成,具备了销售条件。宇通燃料电池客车、卡车为全国后四年示范推广做好了产品准备。


  第三部分,燃料电池商用车发展趋势与建议。


  随着汽车智能驾驶技术的快速发展,赋予了燃料电池商用车与汽车高度智能化融合发展的宝贵机遇。我们开发了自动驾驶燃料电池公交车,它不仅实现了零碳,而且实现了在城市公交道路上的自动驾驶。


  在示范城市群等国家相关政策的支持下,燃料电池汽车产业快速发展,产品成本也在逐渐下降,但是与传统柴油车和纯电动汽车相比,燃料电池汽车的总体成本依然较高,阻碍了市场的进一步拓展。


  为此,我们建议持续出台相关政策,加大燃料电池汽车补贴力度,扩大行业规模,降低燃料电池汽车的生产和购置成本。同时,进一步加大加氢站建设补贴力度,降低燃料电池汽车能源使用成本,吸引更多消费者和运营商进入市场,进一步扩大市场规模。


  第二,在国家部委的大力支持下,我国燃料电池整车和系统等环节都取得了较大进步,但是在整车综合竞争力、核心材料、关键部件上仍然与国际先进水平还存在差距。尤其是催化剂、质子膜、碳纸等还都依赖进口。我们建议,设置专项基金支持整车及零部件企业持续开展技术攻关,快速突破燃料电池的整车寿命、大功率燃料电池和高集成度车载氢系统等关键技术,通过强化“产学研”协同攻关,通过整车牵引和市场应用逐步实现全产业链自主化。


  第三,随着燃料电池汽车产业的快速发展,对加氢基础设施建设的需求愈发迫切,但是由于目前大部分地区都没有明确加氢站的主管部门和建站审批手续,导致配套的加氢基础设施建设进度缓慢,无法满足燃料电池汽车的推广需求。我们建议明确加氢基础设施主管部门和建设运营过程中的审批流程,突破基础设施建设的制度瓶颈,同时强化安全监管,满足燃料电池汽车推广过程中对基础设施的需求。(根据速记整理,未经本人审核,略有删节

责任编辑:晓云
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