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燃料电池汽车:从氢气富集地区开启的应用更见成效 | 氢能论坛

3060  · 公众号  ·  · 2025-01-20 11:29

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作者: 郑贤玲 编辑: 李铭沨

2024年12月19日,中国工业气体工业协会交通能源分会(简称“气体协会”)“第二届中国绿色交通能源发展论坛”在石家庄河北宾馆举行。这原本是一个重点服务于天然气交通的分会,成立于1991年07月09日‌‌,不过,本次会议我们发现已有很多氢能产业上下游企业加入这一协会,且国内氢能储运装备龙头企业中集氢能科技总经理杨葆英任交通分会会长,本次论坛 已然成为氢能行业的专题会议 这显然是交通领域能源变革的具体表现。

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氢能供应地图 果然重要
由于国内国际不断出台鼓励氢能的政策,一些后之后觉的地方政府未免有一些焦虑,跟进吧不知道从哪里做起,不跟进呢又担心措施产业布局的良机。去年有一个江苏省的县级市招商局非常着急地要跟我咨询如何布局氢能产业园,我给他们提了一个条件,他们就选择了暂时观望。 我给他们提的条件是 请您先画一张氢能供应图给我,然后我考虑是否帮您做策划。
本次会议在石家庄召开,河北又是五个示范城市之一。本次会议河北省能源局装备处处长苑晨介绍了河北省氢能发展情况,他首先就给画了一张“氢气供应图”,然后顺着产业链又画了一张“河北氢能产业链运行地图

首先,在制氢 方面, 河北建投沽源风电制氢、张家口交投绿色氢能一体化、定州旭阳能源工业副产氢、辛集飞天石化工业副产氢等制氢 项目建成投运,可再生能源制绿氢能力达到 22 / 灰氢制备能力 50 / 天。

制氢装备领域,河北邯郸的中船七一八研究所电解水制氢技术国内第一,这显然也是一个有利条件。

在储运 方面 ,河北高压储运和管道建设都处于国内领先。 全省用于运输氢气的长管拖车达到 235 辆, 中集安瑞科和长城汽车 型车载储氢瓶等高压储氢技术国内领先。 海泰科技康保 - 曹妃甸、旭阳能源定州 - 高碑店两条氢气长输管道已完成项目备案,预计年内部分线路开工建设。

加氢 方面 ,得益于2022年冬奥会基础和钢铁企业的燃料电池汽车示范应用,河北 省累计建成加氢站 39 座,平均单座加氢站加氢能力 1000 kg / 天左右。作为加氢站的装备企业,中船七一八研究所、中集安瑞科 35/70MPa 加氢技术国内领先。

应用 方面,重卡推广全国第一 。河北 省氢燃料电池汽车累计推广数量达到 4180 辆,其中氢能重卡 2680 辆,全国第一, 打造迁安 - 曹妃甸港钢材 / 原材料运输专线 、定州 - 辛集焦炭运输专线 18 条示范线路。钢铁企业成为示范应用的最佳场景,河钢宣钢全球首例 120 万吨 / 年氢冶金示范项目一期工程建成投运,各项技术经济指标 全球领先。

产业链闭环 需要 牵引力

充足、且便宜的 氢气供应是一个地区发展氢能产业最大的底气,不过,真正要带动氢能产业的发展一定还需要应用端的拉动。

尽管河北 省氢能“制 - - - - 用”全产业链有技术支撑、有应用场景、有发展潜力,并充分发挥钢铁、化工、港口物流等产业和区位优势,但 苑处长强调,河北省氢能示范 紧抓氢燃料电池汽车示范应用这个“牛鼻子”来带动氢能产业化推广和商业化运营。这就是行业一直讨论的牵引力和商业闭环的具体体现。

我国氢能产业和世界主要国家一样,是从燃料电池技术开始起步的,国内最具实际操作的指导政策“以奖代补”示范城市群也是以补贴“八大件”作为抓手的,所以在诸多的行业论坛上,都是燃料电池系统、电堆、膜电极、双极板…… 加氢站等供应端企业偏多,近两年来我们能够深刻地感受到行业面临的需求不足的现现实压力。

从去年到今天,我不记得开了多少次氢能行业的论坛,一方面我们深感作为氢能从业人员正迎来历史性变革,另一方面,又不得不承受行业发展过程中面临的种种困境和压力。 我们曾经 讨论 “以奖代补 补贴了 供应链, 避免了“骗补 ”, 却使得 行业缺乏“甲方 ”, 没有终端 产品的牵引力

所以,在好几次论坛上,我们不得不氢能接受从一个热点转向另一个热点,从燃料电池、到加氢站压缩机、再到电解槽、绿色甲醇…… 但目前除了国际航运甲醇船的牵引力以外,难得看到一个燃料电池产业链闭环的商业模式。

本次论坛只有半天,但发言的企业代表更加偏向应用端, 一个是 天津荣程 新能的 总经理助理田健 广,一个是来自 鲲华新能源科技有限公司的 副总裁欧阳端详,他们更加强调的是市场化需求和运营,因此给予了参会代表对氢能行业更大的信心。

尽管在运行过程中燃料电池技术也在不断进步,比如说150kW燃料电池重卡百公里氢耗降到8kg,鲲华科技燃料电池汽车成本下降至100万元/辆,两家企业分享更多的是车辆实际运行的数据。 其中 荣程 新能的运行数据

1、投用11座加氢站;开通了 天津港-荣程钢铁、 天津港-集装箱堆场、 天津港-北京大兴、 天津港-河北廊坊、 天津港-河北遵化、 天津港-河北邯郸-山西长治、 荣程钢铁-天津静海、 荣程钢铁-河北霸州、 荣钢钢铁-河北定州、 黄骅港-鲁北区域、 黄骅港-河北邯郸-山西长治11条氢能专线。

2、过百:车辆700辆、制取绿氢350吨;

3、过千:加氢2300吨,氢能运输线路超过1800公里;

4、过万:减少二氧化碳排放21400吨,荣程智运网络货运平台车辆超24万辆;

5、过千万:运输货物2040万吨、行驶里程2400万公里。

显然,荣程的成功示范是建立在终端需求和当地工业副产氢基础上。在终端需求拉动下,公司还利用集团的产业生态投运了一座光伏绿电水电解制加氢一体化项目,采用渔光互补水面光伏发电 作为电源供给、城市污水处理后中水作为水源,产出绿氢供应 氢能重卡使用,副产品氧气应用于钢铁生产,做到新水“零使用”、 废水和二氧化碳“零排放”。

该项目形成了货运领域绿氢能源制储加用全产 业链闭环,已入选国家首批综合货运枢纽补链强链项目。

满足 无补贴市场化需求, 买得起还要用得起

据中汽中心统计,按照全国25个省份的规划目标,到2025年要完成109950辆燃料电池汽车的推广应用,实际到2024年8月份,25省累计完成燃料电池汽车销售24243辆,其中五个示范城市群加一个“氢进万家”省完成18580,非示范城市完成5663辆。

来自中汽中心的氢能专家王建建分析我国燃料电池汽车市场结构: 示范城市以外,山西、江苏、浙江、陕西和四川五个省份的市场化应用排在前五。这里的核心驱动力是应用场景和便宜的氢气。

2024年1-11月,我国燃料电池汽车销量以牵引车为主,占比为49.2%,其次是专用车,占比为27.4%。其中,专用车车型结构仍以冷藏车和保温车为主,冷藏车占比68.4%、保温车占比12.6%。客车、载货车、自卸车销量占比分别为13.6%、4.8%和4%。

我国燃料电池示范对商用车给予了更多的支持,这固然与燃料电池汽车减排力度大、补能时间短、续航里程长等优势有着直接的关系,还有一个重要的原因是因为避免与锂离子电池汽车在乘用车市场的正面竞争,或者还与“以奖代补”政策出台前美国声势浩大的尼古拉商用车模式有关,很少有人预计到作为生产资料商用用车推广的难度和挫折,不仅尼古拉自身被爆科技造假, 就连氢能股份旗下的Hyzon Motors也在美国市场演绎了一把过山车。
韩国、日本60元/kg左右的天然气制氢勉强可以支撑百公里耗氢量0.66kg-0.76kg乘用车的运行,只要加氢站供气遇到问题或者天然气涨价他们就会遭遇购买意愿下降。
我国重型商用车示范初期百公里耗氢量达到10kg-13kg,示范城市氢气价格很多都在60元/kg以上,能源成本高出燃油车一倍以上, 国内燃料电池商用车大部分为积累行驶里程不得不亏本运行, 燃料电池商用车要趟出一条路来实在不易。

荣程集团和鲲华科技在众多燃料电池系统企业中脱颖而出,他们探索出了有复购、可复制的燃料电池商用车应用模式。 示范城市群供需错位,鲲华科技开发山西市场,山西的应用场景非常好,有煤炭和钢铁,山西一年有1亿吨的焦化焦炭的需求,13亿吨的煤炭开采,有6000万吨的成品钢要输送,当地焦炭多工业副产氢丰富,更适合燃料电池汽车。
2022年8月,鲲华科技以市场化的方式累计投放598辆商用车,累计运行已经超过3500万km,单车最高运行里程累计25万km;2023年12月在河北奥森钢铁有22台车,目前总里程是105万km,单车最高里程5.7万km。

其中,山西有两个重要的客户: 鹏飞集团和晋南钢铁,晋南钢铁是一个钢铁焦化企业,鹏飞是一个煤焦化企业,在山西总共推广319台车,运行里程2800多万km,单台车辆最高里程数接近25万km。欧阳端祥 说,山西的车辆每天都在运行,而且每天都在跑干线。

而河北 有几条路线,一条是成品钢路线,一条是从保定方向走,然后再把铁矿石运回来,往返都有货物运输,车辆运营非常饱满。

另外,在宁波的镇海炼化涡流场景有110台车主要围绕镇海的港口运集装箱车辆,从义乌小商品城出发到港口(出口),再从港口运回进口货物,双向都有运力构建氢走廊。该路线采用 385m³的八瓶组,加一次氢气可以满足来回650km。 目前镇海炼化只有一座500kg/天的加氢站,加一次氢需要4个小时,所以,鲲华又建了2座1000kg/天的撬装站。 氢气来源是化工厂副产氢。

鲲华科技副总裁欧阳瑞祥分享他们商用车示范经验,他说市场化推广不依赖补贴,必须要买得起还要用得起。
买得起。 “以奖代补初期时候一辆燃料电池汽车重卡价格近200万,补贴就超过100万元,非示范城市根本就不可能用得起。 买得起是 车辆的购置成本要 低,首先是分解成本结构, 4 9吨的车135kW的系统配备6个390m³的气瓶,底盘和动力电池占42%,系统占40%,气瓶占18%, 燃料电池重卡已经从 原来的1 40万 /辆降至120万元 / 辆,现在已经到1 00万元 / 辆,预计明年就到 80万元 /辆
中汽中心王建建分享国内燃料电池汽车核心部件成本下降的数据:系统从2018年的20000元/kW降到现在近2000元/kW,单位储氢成本从2020年的10000元/kg下降至现在的3500元/kg。
在过去几年,根据燃料电池的结构分析,行业普遍认为随着核心材料和零部件国产化进程、以及规模化发展,燃料电池系统成本下降的可视性非常强,但储氢瓶因为碳纤维材料和瓶阀刚性成本很难下降。
本次论坛上,欧阳端祥分享他们与中集氢能联合开发效率更高储氢瓶的过程,也分享了储氢瓶成本下降的数据: 气瓶成本过去20多万元的210m³八瓶组从原来的20多万元降到了12-13万元,390m³八瓶组,2023年还是33-34万元,今年直接就降了10万元。
用得起。 物流行业30%-33%是人员费用,30%是高速费用,30%左右是能耗。用得起 需要从三个层面入手:车辆运行成本(包括能耗成本和车辆运行费用);车辆运行效率;政策机制成本。
(1)氢气价格。运营成本最直接因素是氢气价格,欧阳端祥说,商用车运行的经济临界点是25元/kg 因此“ 所到之处我们都要求氢气价格25元”, 包括辛集、山西、宁波、新疆和其他两个城市氢气价格都是20-25元, 鲲华科技每到一个地方首先要引导地方政府制定25元/kg的氢气价格,因为这个价格是商用车可以与燃油车比较找到的基本临界点。
尽管示范城市有补贴,但便宜的氢气更能驱动用户的积极性,行业内一个非常大的反差是: 到2024年11月份,全国530座加氢站只有274座加氢站可以加氢,其他目前处于停运状态,但 山西鹏飞和奥森钢铁作业密度非常高,“恨不得24小时当48小时来用”(欧阳端祥)。
(2)车辆运行效率。 用得起的还有车辆效率和供氢系统的降本。 首先是要省氢气,核心是系统的效率,比容荣程150kW的系统百公里氢耗到8kg,这个氢耗适当的氢气价格很容易做到比油车更经济; 鲲华科技215kW的系统在西北高海拔上坡路段测试氢耗也降到了8.5kg/100km。

车辆运行盈利的模型取决于车辆的稳定性,第一个模块是能源费用,第二个费用是整车费用的控制,如果电堆寿命能够满足2万小时,仅此一项就可以实现5年20万km到5年40万km的跨越。

通过燃料电池电堆功率的提升提高重卡在高速公路上的运行速度,整车的续航能力。从原来的300km到现在的700km。 从中短途运输到中长途运输,续航里程达到500km-1000km才能满足干线的应用。

储氢瓶的容量也是技术进步提升效率的一个重要途径。过去 200m³*8瓶组储氢容量只能短倒应用,发展到现在已经在用390 、385 、甚至410 、450 的气瓶,这样无疑也为增加续航里程,提高工作效率提供了技术支持。

(3)政策成本。政策成本一种是过渡性成本,比如特别电价或特别路权可以在不需要政府直接拿出资金的情况下减少用户支出,帮助非成熟产业过渡到规模化。 近期政策方面的变化是 已经有6省两个市推出了 氢能高 速免费的政策,这对行业是很大的支持, 用户端得到实惠能够带来现实的需求。

另一种是认知障碍成本,比如严苛的标准是对安全技术的验证,比如对加氢站建站、长输管道和储氢瓶压力要求是在认知不足的情况下流出了加高的安全边际,这些标准也在随着科研条件和实际验证而调整。 目前 有11个省、10个市两个旗一个县允许在非化工园区建加氢站,这也是让燃料电池汽车“用得起”的一个重要路径。

30MPa长管拖车储运成本下降50%以上







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