氫能作為能源安全和能源轉(zhuǎn)型的重要保障，目前已被廣泛納入世界各國能源戰(zhàn)略體系。據(jù)了解，當前全球已有20個國家和地區(qū)發(fā)布氫能發(fā)展戰(zhàn)略，我國“十四五”戰(zhàn)略規(guī)劃更是將氫能列入“前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域”。

近年來，隨著氫燃料電池汽車的示范應用以及“雙碳”目標的達成，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)成為了人類能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必由之路。

如今，氫燃料電池汽車已經(jīng)在市內(nèi)公交、團體班車、物流運輸、園區(qū)擺渡、城市管理服務用車等區(qū)域性應用場景進行示范運營，而作為氫燃料電池發(fā)動機行業(yè)先行者和領(lǐng)軍企業(yè)，北京億華通科技股份有限公司(以下簡稱“億華通”)功不可沒。

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2022年6月，全國氫燃料電池汽車銷量為10318 輛，其中搭載億華通氫燃料發(fā)動機車輛超過2300 輛，占比超過 22%。

定義氫能未來 引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

“目前，億華通已與國內(nèi)30多家整車企業(yè)開展合作，共同發(fā)布了103款燃料電池汽車整車公告，產(chǎn)品覆蓋客車、貨車、乘用車等領(lǐng)域。億華通燃料電池已在5個示范城市群18個城市持續(xù)運營，累計工作里程超過1億公里。”在接受《中國汽車報》記者采訪時，北京億華通科技股份有限公司副總經(jīng)理李飛強表示，核心技術(shù)是企業(yè)立足之本，億華通通過技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品迭代更新定義氫能行業(yè)，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為“雙碳”目標打好了基礎(chǔ)。

比如在北京冬奧會上，億華通作為北京冬奧會氫燃料電池汽車系統(tǒng)核心供應商，積極發(fā)揮自身優(yōu)勢，為助力綠色、科技冬奧作出貢獻。據(jù)統(tǒng)計，京張兩地億華通發(fā)動機的燃料電池汽車共700余輛服務冬奧會，打造了一場前所未有的“綠色冬奧”。

據(jù)介紹，億華通燃料電池系統(tǒng)是新一代零污染終極環(huán)保發(fā)動機，是一種將氫氣與氧氣通過電化學反應產(chǎn)生電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，其過程不涉及燃燒，無機械損耗，能量轉(zhuǎn)換率高，產(chǎn)物僅為電、水和熱，零污染，低噪音。

“與傳統(tǒng)車輛相比，燃料電池汽車的能量轉(zhuǎn)換效率是50-60%，燃油車是30-40%，在加注方面，加氫時間短、續(xù)航里程長，整車加注時間5-15分鐘，續(xù)航里程可達500km以上;并且氫燃料電池汽車在低溫存儲、低溫啟動毫無壓力，零下40℃無需保護低溫存儲，零下30℃正常低溫啟動。”李飛強表示。

特別是在能耗方面，根據(jù)實際運營上看，大巴車的氫耗是百公里6.5公斤，冷鏈物流車的氫耗是百公里3公斤，運營成本與傳統(tǒng)燃油車相當，在油價高漲的情況下，特殊時段氫燃料車輛的運營成本已經(jīng)低于柴油車。按照目前北京市對氫燃料電池汽車推廣政策，每公斤氫氣成本不高于30元，燃料成本可以媲美柴油貨車，并且使用氫燃料電池汽車可享受購置和運營補貼，全生命周期內(nèi)成本可節(jié)省30%以上。

李飛強認為，雖然氫燃料電池在發(fā)展中也存在一些問題，如燃料電池車輛運行樣本量小，與燃油車、純電動車相比存在購置成本高、加注不方便等問題，但隨著燃料電池技術(shù)的成熟以及氫能產(chǎn)業(yè)建設(shè)的完善，將來氫燃料電池汽車還有很大的發(fā)展空間。

中國氫能聯(lián)盟預計，到2050年，氫能在我國終端能源體系中占比超過10%，年產(chǎn)值達到12萬億元。

在李飛強看來，我國正處于氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化初期，氫燃料電池汽車已經(jīng)在市內(nèi)公交、團體班車、物流運輸、園區(qū)擺渡、城市管理服務用車等區(qū)域性應用場景進行示范運營，依托氫燃料電池汽車的諸多優(yōu)勢，未來將在長途旅游客運、省際重載運輸、環(huán)衛(wèi)、冷鏈等領(lǐng)域等重點領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應用。

“作為國內(nèi)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)先行者，億華通是最早實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)自主研發(fā)、批量化生產(chǎn)的企業(yè)之一。我們正致力于改善人們的生活，利用氫能改善環(huán)境、清潔地球，打造一個碧水藍天的美好未來。”李飛強說。

G20+首發(fā) 開啟大功率氫燃料電池發(fā)動機新時代

正是憑借多年來致力于燃料電池系統(tǒng)的研發(fā)和制造，億華通在降低成本、提高可靠性、耐久性、可維護性等方面取得了眾多技術(shù)成果。

特別是在去年12月份，億華通向市場發(fā)布了首款額定功率達到240kW的車用燃料電池系統(tǒng)G20+，這標志著億華通開啟了大功率氫燃料電池發(fā)動機新時代，同時也實現(xiàn)了國產(chǎn)氫燃料電池技術(shù)歷史性突破。

據(jù)悉，億華通240kW氫燃料電池發(fā)動機是首款額定功率超過200kW的單系統(tǒng)車用燃料電池發(fā)動機，產(chǎn)品質(zhì)量功率密度達820W/kg。產(chǎn)品采用交流阻抗、綜合熱管理等自主集成技術(shù)，實現(xiàn)氫燃料電池發(fā)動機氫、空、水、熱、電等內(nèi)部系統(tǒng)高效協(xié)同控制，具有高功率、高響應、高集成、高經(jīng)濟等特點。

“截至目前，億華通自主大功率燃料電池發(fā)動機G系列產(chǎn)品功率覆蓋30-240kW，可滿足城市團體、物流車、旅游大巴、牽引車、自卸車等多樣化動力需求，可實現(xiàn)不同道路應用場景全覆蓋。”李飛強表示。

實現(xiàn)道路應用場景全覆蓋 多個屬性方面實現(xiàn)突破

談及G20+燃料電池系統(tǒng)開發(fā)的初衷，北京億華通科技股份有限公司研發(fā)總監(jiān)方川坦言，和鋰電相比，燃料電池的優(yōu)勢領(lǐng)域就在長途重載，而長途重載的功率需求就在200kW以上。因此億華通早在三年前就開始規(guī)劃這樣一款能夠真正滿足長途重載需求的發(fā)動機。

“當時市場上大部分燃料電池發(fā)動機還在60kW，大家對燃料電池輸出功率什么時候能超過100kW都不確定，主要難點在于產(chǎn)業(yè)鏈零部件配套，尤其是電堆、空壓機和氫循環(huán)系統(tǒng)等。因此，這款產(chǎn)品我們從策劃到開發(fā)成功，花了三年時間，過程非常艱難，最終我們成功開發(fā)出來。”方川說。

值得一提的是，G20+能夠真正實現(xiàn)長途重載領(lǐng)域不同道路應用場景全覆蓋，可滿足49t重卡的搭載空間要求。而且在技術(shù)上，G20+的下線在多個屬性方面實現(xiàn)了突破。

首先是低溫環(huán)境適應性。G20+采用優(yōu)化的關(guān)機吹掃方法，使堆內(nèi)保持合適的水含量;低溫啟動時采用優(yōu)化的陰極低計量比策略，通過缺氧增加陰極濃差過電勢，增加產(chǎn)熱。產(chǎn)品最終達到石墨板燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)全球首次-40℃@126s的低溫冷啟動能力。

其次是經(jīng)濟性。G20+采用高功率密度石墨板電堆，在相同Pack空間下，單電池片數(shù)由330片增至340片，提升電堆輸出功率;BOP輔件方面，采用氫引射再循環(huán)系統(tǒng)及帶空氣尾排能量回收的膨脹機技術(shù);策略方面，采用電堆操作條件與膨脹機功耗解耦匹配最優(yōu)技術(shù)。G20+的額定效率47.5%、常用工況點效率51%、峰值效率60%，在國內(nèi)200kW以上單系統(tǒng)發(fā)動機中處于領(lǐng)先水平。

第三是動態(tài)特性。G20+提升了電堆及重要零部件的變載能力;同時G20+也優(yōu)化了變載策略，放寬對硬件的變載要求。由0升至額定240kW的加載時間為3s，優(yōu)于重卡燃油發(fā)動機的水平(4s);常溫開機時間為10s，在國內(nèi)商用車用燃料電池發(fā)動機領(lǐng)域處于先進水平。

最后是智能化，億華通當前有云端的大數(shù)據(jù)處理的平臺氫見未來、智能化的手機APP終端，可以隨時隨地獲取燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)的運行狀態(tài)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)運行異常態(tài)快速預警，采用OTA遠程程序升級技術(shù)，實現(xiàn)軟件控制算法的持續(xù)改進。冬奧保障期間，80%以上日常維護問題都是通過手機APP實現(xiàn)的，如車輛點檢，問題定位、故障排除、工單報送等。

“可以說，G20+代表了國內(nèi)燃料電池產(chǎn)品最先進技術(shù)水平，該產(chǎn)品的問世，拓展了燃料電池技術(shù)的應用場景，實現(xiàn)道路應用場景全覆蓋。”方川補充說。

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