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氫燃料電池與動力電池組成新的混動系統(tǒng)的優(yōu)勢分析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年06月10日  

近年來,多部委密集出臺了支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。2016年10月,工信部組織制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》明確提出,2020年實現(xiàn)5000輛級燃料電池汽車應(yīng)用,2025年實現(xiàn)5萬輛級的應(yīng)用。2016年12月,國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016—2030)》,將可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新作為重點任務(wù)。

補貼方面對氫燃料電池汽車的政策有所傾斜。雖然2019年新能源汽車補貼政策關(guān)于氫燃料電池的補貼細則暫未明確,但值得注意的是,2020年電動汽車的補貼退出后,氫燃料電池汽車的補貼至少還將維持3至5年。

業(yè)內(nèi)人士認為,現(xiàn)行補貼政策對國內(nèi)氫燃料電池的發(fā)展路徑有直接影響。與豐田、現(xiàn)代等生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展路線不同,國內(nèi)氫燃料電池汽車企業(yè)主要分布在商用車領(lǐng)域。氫燃料電池商用車已實現(xiàn)量產(chǎn),而氫燃料電池乘用車仍處于示范運行階段。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù),2018年,氫燃料電池汽車銷量為1527輛,其中客車1400余輛、貨車100余輛。

目前,國內(nèi)氫燃料電池汽車走的是“電電混動”的特色發(fā)展路線。該技術(shù)路線相當于將傳統(tǒng)插電混動汽車的內(nèi)燃機系統(tǒng)替換為氫燃料電池系統(tǒng),讓氫燃料電池與動力電池組成新的混動系統(tǒng)。

某車企氫燃料電池技術(shù)負責(zé)人給記者算了一筆賬:“一臺商用車,如果里面放一臺(最大輸出功率)30千瓦的燃料電池,再配一臺動力電池,可以拿到中央加地方補貼100萬元,成本大大降低。同樣的搭配放到轎車上,補貼只能拿40萬元。目前國內(nèi)的氫燃料電池客車技術(shù)具有優(yōu)勢,但乘用車技術(shù)與國外水平存在一定差距?!?br/>
當下制約氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的,主要有兩大瓶頸:燃料電池組成本過高和加氫站數(shù)量少。

目前,國內(nèi)車用氫燃料電池成本高達5000元/kW以上,整車成本遠高于動力電池汽車和燃油車。多位業(yè)內(nèi)人士表示,隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大,未來氫燃料電池汽車成本有望和燃油車的成本相當,甚至比動力電池汽車更低。

加氫站建設(shè)是目前迫切需要解決的問題。從世界范圍看,截至2017年底,全球運行的加氫站共328座,日本91座,德國45座,美國40座。到2018年底,國內(nèi)共建成加氫站12座并投入運營,在建的加氫站有33座。這一數(shù)字距離2020年目標建成100座仍相差較大。

清華工業(yè)開發(fā)研究院副院長朱德權(quán)認為,油氫混合站是未來的發(fā)展方向。“中國的土地這么貴,一個加氫站建下來怎么受得了,所以油氣混合站是未來。目前工研院在推動此事,中石化在北京正在規(guī)劃建設(shè)一個油氣混合示范站。”

目前,中石化等能源企業(yè)正在介入這一領(lǐng)域?!吨袊鴼淠芘c燃料電池年度報告2018》顯示,在國內(nèi)已經(jīng)建成和正在建設(shè)的加氫站中,加氫站的投建單位除了主營業(yè)務(wù)為加氫設(shè)備技術(shù)研發(fā)相關(guān)的企業(yè)外,還有8座加氫站的投建單位為傳統(tǒng)能源化工企業(yè)。中石化集團在加氫站建設(shè)方面正在做總體部署和安排,將利用油站網(wǎng)絡(luò)、安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗以及石化資源和制氫技術(shù)進行氫能供應(yīng)。2018年10月,中石化與億華通簽訂了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》,雙方將在氫氣供應(yīng)、車輛加氫、加氫站運營等方面展開全面深入合作。

氫燃料電池汽車安全嗎

長期以來,由于公眾對氫能缺乏足夠的了解,對氫燃料電池汽車的安全尚有疑慮,形成了“談氫色變”的氛圍,這成為限制氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的一大因素。

“人們已經(jīng)習(xí)慣于將汽油作為燃料,對氫氣這種燃料缺乏了解,如果采取必要的措施,氫氣的安全是可以保障的。”中國工程院院士衣寶廉表示。

氫氣的特性可以簡單概括為“易燃易爆、風(fēng)險可控”。氫氣是易燃易爆品,有一定的可燃范圍和爆炸范圍,無色無味,人們憑感官無法發(fā)覺氫氣的泄漏,這成為人們對其心生恐懼的重要原因之一。但氫氣并非不可捉摸,其安全風(fēng)險是可控的。

氫氣是世界上已知的密度最小的氣體,氫氣的密度只有空氣的十四分之一,在空氣中擴散速度快,其向上擴散速度是氮氣的2倍,天然氣的6倍。因此,除非受到屋頂、通風(fēng)差的屋子或其他充有上升氣體的場所限制,氫氣的特性會防止它聚集在泄漏處周圍。

在氫燃料汽車和汽油車爆炸對比試驗中,由于氫氣的密度非常低,從燃料罐溢出之后會迅速上升擴散,即便著火,也是發(fā)生在氣源的上方,離車內(nèi)乘員較遠。而汽油車一旦爆炸,液態(tài)的汽油會直接在車內(nèi)燃燒。

衣寶廉表示,氫燃料電池的發(fā)電原理跟鋰電池、鋅錳干電池一樣,具有效率高的優(yōu)點。氫燃料電池的工作方式跟內(nèi)燃機一樣,電池發(fā)電部分和儲能部分是分開的,出現(xiàn)問題只要把氫氣和電池切斷,就不會燃燒和爆炸,所以氫燃料電池從整體上講是安全的。

國金證券分析認為,與鋰電池車輛相比,氫燃料電池車的安全性也處于上風(fēng)。鋰電池車輛最大的安全隱患就是發(fā)生自燃或者火災(zāi),一旦鋰離子聚合物燃燒,將不斷發(fā)生鏈式反應(yīng),產(chǎn)生新的氣體狀鋰離子聚合物,從而加劇燃燒的劇烈程度。

相比之下,由于氫氣爆炸要求濃度高,在爆炸前一般就已經(jīng)開始燃燒,反而很難爆炸。而且氫氣重量輕,溢出系統(tǒng)的氫氣著火后會迅速向上升起,反而一定程度上保護了車身和乘客。同時,現(xiàn)在車用儲氫裝置采用的鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞的儲氫瓶安全系數(shù)很高,在80km/h速度多角度碰撞測試中都可以做到毫發(fā)無損。但鋰電池在有安全措施的保護下,在常見的普通碰撞條件下也容易發(fā)生著火事故,側(cè)面反映了其安全性上天然的劣勢。

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