中國儲能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。
來自深圳市雄韜電源科技股份有限公司江海克發(fā)表了題為"氫能燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的原材料選購、電堆核心技術(shù)、動力總成結(jié)構(gòu)中國低溫燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀"的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
江?？?/strong>：我今天的演講的是行業(yè)環(huán)境、公司介紹、行業(yè)發(fā)展。
行業(yè)環(huán)境，我們都對燃料電池比較熟悉，剛才李老師講的有涉及PEM技術(shù)，一種低溫的發(fā)電裝置。還有SOFC，屬于那種高溫的一個發(fā)電裝置。燃料電池是高效、零排放、超長續(xù)航里程的發(fā)電裝置。
深圳雄韜的主要應(yīng)用是車載電源，氫氣的來源也是一個難題，有煤和天然氣重整制氫，配上碳捕捉的裝置，有化工廢氫，雄韜在武漢基地是特別會發(fā)揮化工廢氫的優(yōu)勢，尤其是氯堿化工廠的氫。中國西北的棄風(fēng)、棄光，可以以電制氫，還有光化學(xué)的制氫。燃料電池是適合不同功率的應(yīng)用，有的比較小，比如說軍用的單兵電源、無人機(jī)，還有之前講過日本強(qiáng)勁的熱電聯(lián)產(chǎn)的民用電源，還有應(yīng)急發(fā)電車，到了千瓦級的時候，這幾年比較火的車載應(yīng)用，比如說本來我最早是在奇瑞的越野車裝了一個10KW，那是5年前的事，現(xiàn)在裝的都是40KW以上的裝置，能量密度越來越高，體積變小，功率變大，所以可以看這幾年中國這幾個民營企業(yè)發(fā)展很快。再大的就是分布式發(fā)電，像剛才提到了遼寧營口的荷蘭氫電的項目，也是比較有代表性的，最大的是大型電站，那是比較適合SOFC。PEMFC技術(shù)，我自己的研發(fā)方向可以做到MW級的發(fā)電站，不一定都是固體氧化物的。剛才提到的遼寧營口的項目，那就是用PEMFC技術(shù)，所以可以做到。
燃料電池的性能，行業(yè)的優(yōu)勢，已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)模的量產(chǎn)，像基建備電做到比較多，熱電聯(lián)產(chǎn)也是比較多，右邊的圖是不同燃料電池類型的熱交換膜，直接甲醇燃料電池，固體氧化物、堿性等，可以看到它的分布圖。到2015年還是以質(zhì)子交換膜為主。去年很流行的一個說法，不知道今年是否還流行，全球燃料電池看中國，中國燃料電池看上海，希望你們也關(guān)注武漢。中國在燃料電池發(fā)展方面有很多政策，跟著中國政府走不會有錯。他們有支持燃料電池發(fā)展的相關(guān)政策，主要是限制哪方面的，不是技術(shù)方面的，是功率密度方面的，就像對鋰電的能量密度有限制和要求，對燃料電池也有要求。還有一個說法是到了2020年，燃料電池和鋰電不一樣，燃料電池補(bǔ)貼不退坡，鋰電會退坡，我們的補(bǔ)貼不退坡，但是我們的技術(shù)要求提高了。
氫能燃料電池主要的優(yōu)勢相當(dāng)凸顯，它是可再生能源，氫氣是可再生能源來源很廣泛的，前面提到了很多化學(xué)的來源，天然氣重整、甲醇重整、電解水發(fā)電等等，它是無污染的被稱之為終極能源，可以看元素周期表左上角就是氫氣，就是終極能源。更安全，相對燃油和鋰電池，氫氣容易消散，道路使用更安全。大家可能難以置信，氫氣怎么會更安全？氫氣有燃燒的比例，豐田為了推廣汽車做了很多視頻，他們對儲氫罐開長槍，他們從高樓上扔下去，他們做很多測試，到今天為止，我們敢說氫氣用在交通領(lǐng)域是安全的燃料。續(xù)航里程超長，能量密度很高。車載續(xù)航，續(xù)航里程達(dá)到500-1000公里。目前續(xù)航里程的設(shè)計目標(biāo)是350公里左右，加氫快，可以在3-5分鐘加滿氫氣，再回到能量密度高的說法，有可能不是很對，氫氣雖然說是一種終極能源，是一種無污染的能源，但是氫氣的能量密度其實沒有那么高，所以為什么我們做這行都很關(guān)心？像程老師提到的儲氫的技術(shù)，因為我們需要相當(dāng)大量的氫氣發(fā)一度電，如果氫氣濃縮到常溫、常壓的什么儲氫裝置，這是最理想的狀況。這個燃料電池相當(dāng)于一個燃料發(fā)電機(jī)，你給我們氫氣我給大家電，像燃料車一樣，有多少汽油續(xù)航里程就是多少公里。所以現(xiàn)在氫氣的儲存也是一個難題。目前國標(biāo)允許我們在35MPa氣壓下儲存氫氣，日本和德國已經(jīng)通過70MPa的儲氫標(biāo)準(zhǔn)了。
現(xiàn)在在國內(nèi)，中國燃料電池，汽車產(chǎn)業(yè)化，說一下汽車的應(yīng)用。上海那邊2020年實現(xiàn)5-10個十座加氫站，燃料電池示范項目到三千多輛，2025年到3萬多輛。湖北武漢，2020年聚集超過100家燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的企業(yè)。燃料電池汽車企業(yè)產(chǎn)值超過很大的數(shù)額，到江蘇蘇州，蘇州那邊也是要建設(shè)很多的加氫站。廣東云浮也有很多這方面的目標(biāo)。佛山，很多人不知道佛山，佛山南海區(qū)是中國第二大人均GDP的區(qū)，相當(dāng)于比較發(fā)達(dá)，他們比較有錢，對這方面的支持度也很大的，也在我們廣東省。
介紹一下公司情況，這邊介紹的是北京氫璞的情況，主營業(yè)務(wù)是燃料電池電堆、電池系統(tǒng)等，現(xiàn)在有80個人，屬于國家高新技術(shù)企業(yè)。右邊是我們在江蘇揚(yáng)州的新工廠，是中國的第一個全自動化燃料電池電堆的生產(chǎn)線，落戶到那邊去了。
燃料電池的能效發(fā)電裝置，這邊橫坐標(biāo)是功率，縱坐標(biāo)是效率，可以看到燃料電池在比較低的功率情況下效率很高，ICE是內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)需要大功率才能達(dá)到相當(dāng)高的效率。像純電動汽車在零轉(zhuǎn)速的時候時效最高，內(nèi)燃機(jī)需要增速比較高，這就是為什么深圳開始推廣純電動大巴的時候，很多老太太上這個車買菜，上這個大巴就感覺很使勁，功率很大。因為它就是零轉(zhuǎn)速功率最大，不像柴油大巴慢慢上去。
燃料電池用在汽車領(lǐng)域會和其他先進(jìn)技術(shù)匹配，比如說自動駕駛，還有一些車聯(lián)網(wǎng)，比如全球交通電動化是大勢所趨，燃料的技術(shù)歸類于電動齊備。所以純電動汽車仍然是耗電的，是國家電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。純電動需要到處配置充電樁，很占地，充電很慢，燃料電池加氣站可以利用現(xiàn)有的加油站場地，最近通過的核電站的國標(biāo)就是加油加氫，還有充電，可以放在一起的標(biāo)準(zhǔn)。還有無人駕駛電動化，燃料電池車載的增程器，這是屬于動力領(lǐng)域未來的技術(shù)。比如說車聯(lián)網(wǎng)時代，物流車可以看實時的運行的數(shù)據(jù)。
續(xù)航里程較長，體現(xiàn)氫能的成本優(yōu)勢。在這邊橫坐標(biāo)是續(xù)航里程，縱坐標(biāo)是綜合成本，綠色曲線是燃料電池，然燃電電動汽車，每公里成本的曲線圖。藍(lán)色這個曲線是純電動汽車每公里成本的曲線圖。大家看一下這個圖，由于鋰電放電后仍然是很重，它會導(dǎo)致能量密度很低，燃料電池車載發(fā)電系統(tǒng)不光是氫能，也是“輕”之能。燃電成本曲線圖和鋰電成本曲線圖交匯處是左邊純電動總成本便宜，右邊是燃料電池成本便宜。我們這邊續(xù)航里程較短，可以看到這個地方比較低，鋰電比較便宜，燃料電池比較便宜，你看這個曲線圖，說明燃料電池在續(xù)航里程較長的情況下，是綜合成本最便宜的一個傳動技術(shù)。國外歷程持平點是兩個成本差不多的點。就算國內(nèi)電池便宜了一半，也會在200公里，但是今日市面的燃電貨車加滿氫氣可以跑400公里左右。
這個曲線圖為什么下降，燃料電池為什么下降？這就是補(bǔ)貼的作用。這個下降之后燃料電池持平點從較長縮短到這里，我們200公里以上的就已經(jīng)可以實現(xiàn)成本優(yōu)勢。
動力領(lǐng)域電動化的迭代演變，這是機(jī)動車動力源演變的方向，演變的方向是往右邊，橫坐標(biāo)是普及時常，縱坐標(biāo)是功率，我們從這邊開始，這是比較早期的混合動力，動力電池只占動力總成的一小部分。柴油或者是內(nèi)燃機(jī)占絕對部分，比較大部分，汽油就可以配稍微大一點的鋰電，但是內(nèi)燃機(jī)仍然是50%以上，這邊是到所謂中等混合動力，差不多各自一半，鋰電、動力電池和內(nèi)燃機(jī)，到深混是動力電池比較大。內(nèi)燃機(jī)越來越小。這邊實現(xiàn)純電動化，這邊是發(fā)展趨勢，是全球交通發(fā)展趨勢。這個是代表氫能燃料電池在動力總成的百分比，在增程式，也就是幾年前系統(tǒng)的設(shè)計方案，增程式依然以鋰電為主，有可能拿一個輕型卡車上面配了4個電池包，去掉一個或者兩個，配一個小型燃料電池。到今天國內(nèi)行業(yè)的現(xiàn)狀，就這邊的，我們現(xiàn)在在從增程式往電電混合，就是鋰電和燃電方向發(fā)展，這邊是鋰電又回到50%，燃料電池是50%，氫能汽車就是放電倍率比較高的鋰電，然后最大的動力源就是氫能，現(xiàn)在已經(jīng)有樣車，有公司在做。豐田、本田他們都有車在做。這已經(jīng)實現(xiàn)了氫能汽車。
燃料電池汽車發(fā)展的主要瓶頸，300MW到500MW，到2020年是以中等功率燃料電池與大容量電池混動，公共服務(wù)用車規(guī)模示范，比如說萬輛級，然后再往多是越來越大，再就是節(jié)能新能源汽車的路線圖。燃料電池的動力總成的燃料是什么？方案一是車載碳?xì)浠衔镏卣茪錂C(jī)，這在國內(nèi)也有人在做，有樣車，這是拿碳?xì)浠衔镏卣?，它要提純，也是這個技術(shù)的瓶頸，到燃料電池可以發(fā)電。到這邊就是電控，配一個鋰電，這邊就是電機(jī)，這邊就是傳動。方案二是車載高壓儲氫罐，傳動，然后電機(jī)、電控，配鋰電，高壓儲氫，燃料電池和鋰電，動力系統(tǒng)的總成設(shè)計大家設(shè)計好了，問題是車載氫氣怎么來的。問題是現(xiàn)場制氫，不能儲存，右邊的方案是高壓儲氫。
混合動力的系統(tǒng)匹配，橫坐標(biāo)是時長，縱坐標(biāo)是供電響應(yīng)，動力電池動態(tài)響應(yīng)比較高，但是供電時長比較短，也就是純電動汽車有可能續(xù)航里程有限，燃料電池供電時長相當(dāng)長，續(xù)航里程比較遠(yuǎn)，動態(tài)相應(yīng)比較低，燃料電池是有固態(tài)的東西，業(yè)態(tài)的冷卻液，還有氣態(tài)，三態(tài)在一起，燃料電池是要升溫、升壓才能達(dá)到最佳工作狀態(tài)，所以動態(tài)響應(yīng)是有限的，這兩個放在一起是取長補(bǔ)短。這是混合動力的汽車。
最后給大家看一下燃料電池電堆自動化生產(chǎn)線，大家有需要可以過來參觀。非常感謝！
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
