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助力实现碳中和 长城汽车发布氢能战略

  [爱卡汽车 新能源频道 原创]

  3月29日,长城汽车正式发布了氢能战略。该战略涵盖了完善的“研—制—储—运—加—应用”一体化供应链生态,同时,围绕氢燃料电池技术、车载储氢技术和氢安全技术,提供一套高性价比的车规级氢动力系统解决方案。在未来数十年里,长城汽车的氢能源产品将为中国的碳达峰、碳中和目标贡献力量。

长城汽车氢能源战略

  去年9月中国首次提出了“努力争取2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和”的应对气候变化新目标。在今年两会上,碳达峰和碳中和被首次写入了政府工作报告。毫无疑问,减少碳排放将成为未来数十年能源行业的工作重点,汽车行业也将受到深远的影响。氢能源作为一种绝对清洁的“完美绿色能源”,将在我国实现碳达峰、碳中和的过程中扮演重要的角色。

  长城汽车自2016年起布局氢能源产业,目前已经有了一定的技术积累。此次长城汽车在汽车行业中率先提出了明确的氢能源战略,有望在行业标准的制定过程中掌握话语权,从而通过规模效应来降低成本,尽早实现氢能源的批量应用。

  目前在国际上,日本和韩国对氢能源投入很大,欧洲各国也正在持续扩充加氢站网络,但是总体来说,氢能源产业依然处于起步阶段。要实现氢能源的实用化,在技术和应用上都还面临着诸多挑战,长城汽车的氢能源战略在这两端都做了相应的布局。

  一、研发力量

  在技术层面,长城汽车自2016年以来在氢能源领域已经20亿元研发费用,建成并运行国内首座氢能技术中心,全资收购了燃料电池技术公司上燃动力,并成立了专注于氢能源的子公司未势能源,开启独立化市场运营。在未来3年内,长城汽车还将继续投入超过30亿元研发费用。巨额的研发投入让长城汽车可以招募到氢能源领域的顶级专家,组建规模达430人的关键技术国际化研发团队,硕博比例达到50%以上。

长城汽车氢能源战略

  这些研发人员分布在上海、保定、加拿大、日本、德国的;五大研发中心。其中加拿大研发中心主要负责电堆技术的研发,其核心成员包括原巴拉德公司的电堆研发负责人;德国团队主要负责储氢技术(包括储氢罐、阀门等)的研发,德国在这种传统机械领域有一定的优势;日本团队主要负责先进材料(碳纤维、质子膜、碳纸等)和金属双极板的研发。

长城汽车氢能源战略

  除了自身的研发力量之外,长城汽车还积极与国内外的供应商、科研院所合作。目前长城汽车与法国液化空气集团(Air Liquide)、林德集团(Linde)、戈尔公司(W. L. Gore & Associates)、BOSCH、清华大学、同济大学等全球顶尖机构院所都建立了紧密合作关系,共推氢能产业发展。

  二、研发成果:氢柠技术

  借助于强大的研发体系,长城汽车已经实现了“电堆及组件、燃料电池发电及组件(控制器等)、Ⅳ型储氢瓶、高压储氢阀门、氢安全、液氢工艺”六大核心技术和产品的知识产权完全自主化,并推出了一套高性价比的车规级氢动力系统解决方案——氢柠技术。它涵盖了氢燃料电池系统、车载储氢系统及核心关键部件,是具备高性能、高安全、长续航、全气候和全领域特征的零碳交通解决方案。

  氢柠技术的特点可以概括为1T3H5G,即1整套车规级研发体系,3大技术模块和5大性能优势。

  1整套车规级研发体系

  基于长城汽车严苛的乘用车开发流程,建立了适应氢能产品开发的研发流程,实现从燃料电池整车、动力总成、系统、零部件及材料五个方面的500个以上硬件需求及5000项以上软件需求,详细定义了设计规格、设计目标、设计功能,建立了国内最严格完善的燃料电池零部件研发体系。

  3大技术模块

  高可靠性、高适应性、智能化的氢电平台(HE)。氢电平台涵盖商用车发动机(石墨板电堆)和乘用车发动机(金属板电堆)技术和产品,模块化产品系列可以满足客户从千瓦级到兆瓦级功率范围的需求,也可以拓展到轨道交通、船舶、航空、氢能发电、大功率备用电源等应用领域。

长城汽车氢能源战略

  高功率、高效率的电堆平台(HS)。电堆平台涵盖石墨板电堆和金属板电堆以及核心零部件技术和产品,模块化产品系列可以满足客户从百千瓦级到兆瓦级功率范围的需求。

长城汽车氢能源战略

  安全、高效、高密度的储氢平台(HP)。储氢平台涵盖高压气氢和低温液氢技术和产品,在长城汽车乘用车平台车型上实现应用

  5大性能优势

  高功率(>200kW):系统更加适配长途、重载应用市场,系统核心部件(如:空压机,DCDC,水泵)正在逐步突破200kW边界。

  高效率(>60%):体现在电堆运行工作点向高效区转变,系统附件的效率提升,包括带膨胀机的空压机(提升5%),高效DCDC等。

  高温度(>100℃):体现在高温质子交换膜,高温耐受的增湿器等,从而方便交通领域热管理集成。

  高耐久(>25000小时):需要系统附件具备更长寿命,特别是增湿器,空压机等,同时开发更适合燃料电池应用的系统控制软件,确保电堆寿命。

  高互联(新能源+智能互联):需要系统具备物联网(IoT)和能联网(IoE)属性,为分布式能源互联做好硬件及软件准备。

  三、推广应用

  技术的研发可以靠企业来完成,推广应用则需要借助于政策的推动。在氢能源的推广应用上,长城汽车紧跟国家的推广政策,制定了三个阶段的发展规划。

  第一阶段2021-2025年,核心是开启氢时代,聚焦氢示范

  长城汽车已受邀加入全国四大示范试点城市群,在北京、天津、河北先期布局了北京新发地农批物流、雄安新区砂石物料专线重卡运输、天津滨海新区物流运输等标杆燃料电池示范项目,示范车辆规划超数千台,包含重卡、物流、公交、乘用车、船舶、轨道交通等多种应用场景。

长城汽车氢能源战略

  长城汽车为这一阶段的发展提出了非常明确的目标:2021年,推出全球首款C级氢燃料电池SUV,落地全球首个100辆49吨氢能重卡;2022年,不仅会在冬奥会期间推出首支高端乘用车服务车队,还会更多地扩展重载卡车、物流车等商用车,甚至船舶、有轨交通的低碳化燃料电池应用;2023年,实现主要系统集成商推广数量国内领先;2025年,实现全球氢能市场占有率前三。

长城汽车氢能源战略长城已经开发了三代燃料电池汽车,虽然这些车型并没有上市,但是让长城汽车积累了大量的燃料电池乘用车的研发经验。在2021年,长城汽车将推出全球首款C级氢燃料电池SUV。

  第二阶段2025-2035年,核心是发展氢经济,开放氢生态

  在这一阶段,长城将利用太阳能和生物质等生产氢能,强调利用可再生资源对减少温室气体和污染的作用。目前长城旗下的极电光能开发的新一代钙钛矿太阳能光伏技术,已经实现了破世界记录的20.01%光电转换效率。

  在交通领域方面,长城汽车将促进全球公共服务领域车辆加大氢燃料电池汽车推广,进一步研究和推广船用、航空、移动机械燃料电池系统。

  第三阶段2035-2050年,核心是建成氢社会,贡献碳中和

  长城汽车认为2040年是新能源和旧能源的决胜之年。由于碳税等原因,石油等一次能源将会失去价值,新能源将会全面取代旧能源。到2050年,氢能源将会全面占据优势。

  在这一阶段,氢能源的应用不仅局限在汽车行业,而是开始向能源行业的各个方面推广。氢燃烧和发电系统开始推广应用,氢储能可以按照不同地区季节性调整电力的峰谷,减少所需可再生能源的程度。形成以燃料电池和智能网络分配为特征的分布式供能模式,氢能经济将基本取代传统的化石能源经济。长城汽车氢+电储能系统与燃料电池联合供电方案有望在这一阶段发挥很大的作用。

  编辑点评:在碳达峰和碳中和目标的压力之下,氢能源产业拥有广阔的发展前景,长城汽车的氢能源战略无疑是非常有远见的。不过,前途是光明的,道路是曲折的,氢能源行业需要很大的投入,并且在短期内很难盈利,长城汽车氢能源战略的成功还有赖于政策的支持以及全产业链的共同发展。

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