30輛氫能公交車將在武漢跑起來,背後是一盤綿延50年的大棋……
发布时间:2018-10-01 17:53:58
30輛氫能公交車將在武漢跑起來,背後是一盤綿延50年的大棋……

破土動工近4個月後,武漢首座固定式加氫站即將在今年10月初完工。

這座加氫站位於武漢經濟技術開發區(漢南區,以下簡稱武漢經開區)汽車零部件園區,設計日供氫能力1000kg,儲備容量1000kg。採用35MPa(壓強單位兆帕)的加注壓力,同時預留了加注70MPa壓力和日加注能力700kg氫氣的擴展空間,是全國儲量及日加氫量最大的加氫站。

它由武漢雄眾氫能有限公司(以下簡稱雄眾氫能)投資建設,雄眾氫能是上市公司深圳市雄韜電源科技股份有限公司旗下武漢雄韜氫雄燃料電池科技有限公司(以下分別簡稱雄韜股份和雄韜氫雄),與武漢眾義達石油有限公司一起合資成立的子公司。

支點財經記者同時獲悉,武漢首座加氫站建成投產後,雄韜氫雄將於11月份提供30台燃料電池客車,在武漢經開區示範運營3條公交路線。

這對武漢氫能產業來說可謂意義重大。因為有了燃料電池車的示範運營,武漢氫能產業終於邁出了商業化的步伐;因為鋪設了加氫站這一基礎設施,武漢氫能產業有了商業化的底氣。

「氫能之都」的武漢構想,正在加速推進。

從0到1用了近50年

燃料電池是使用氫這種化學元素,製造成儲存能量的電池。即利用氫氣和氧氣之間的氧化還原反應,把化學能直接轉化為電能發電,工作過程中只會產生水和熱,被公認為是零排放和零污染的新能源。

正因為如此,武漢早在上世紀70年代就在研究燃料電池。不過,真正有所進展是在上世紀90年代末。當時,全球範圍內興起燃料電池車的研發潮,武漢也在2000年開始了相關研發。

潘牧是這一歷史過程的見證者,他是武漢理工大學材料複合新技術國家重點實驗室首席教授。

最初,武漢理工大學與東風汽車集團有限公司(以下簡稱東風汽車)合作,歷經幾年的探索後於2005年,先後開發出了楚天一號燃料電池轎車和楚天二號燃料電池中巴車。

「但是,楚天一號和楚天二號純屬樣車,也就是僅用來演示而不能載人。」潘牧對支點財經記者說,「燃料電池車的技術難度較高,那時的研發還停留於實驗室階段。」

一般來說,燃料電池車從外到里涉及四個層面的核心技術。最外層是集成電源動力系統,次外層是集合單體電池、電堆、電源模塊的電源模塊控制系統,裡層是單體電池的核心膜電極,中心是需要用到的膜、碳紙、催化劑和雙極板等材料。其中,膜電極和電源模塊控制系統是核心技術的重中之重。

潘牧回憶稱,當時想儘可能在各方面都有所涉足,但因為研發經費有限,反而導致這些核心技術進展不大。

為了集中資源做事,武漢理工大學在2006年成立了武漢理工新能源有限公司(以下簡稱理工新能源),專門研發、生產和銷售燃料電池核心組件膜電極和電池模塊。功夫不負有心人,幾年後具有自主智慧財產權的膜電極組件研發成功,並進入批量化生產。

此後,更多機構和企業開始在這條路上摸索。

比如,武漢地質資源環境工業技術研究院(以下簡稱資環院)於2016年,在武漢東湖新技術產業開發區(以下簡稱東湖高新區)未來科技城設立了武漢泰歌氫能汽車有限公司(以下簡稱泰歌氫能),主要研發、生產和銷售燃料電池電堆和發動機。2017年底,泰歌號燃料電池發動機研發成功。

本土企業之外,行業內排名靠前的企業也來武漢發展氫能產業。

也是2017年底,雄韜股份開始在武漢經開區投資氫能產業,並成立了雄韜氫雄,以此為投資主體。雄韜股份是總部位於深圳的老牌電池上市公司,早在2014年就切入氫能產業。

雄韜氫雄總經理熊雲告訴支點財經記者,公司計劃在武漢總投資115億元,布局武漢後為助力氫能產業更好地發展,雄韜氫雄還收購了理工新能源70%的股份。

不僅如此,今年3月12日,雄韜氫雄又與雄韜股份旗下參股公司北京氫璞創能科技有限公司(以下簡稱氫璞創能)合資成立了武漢雄韜氫雄電堆科技有限公司,主要從事燃料電池電堆的研發、生產和銷售。

同一天,雄韜氫雄還與雄韜股份旗下參股公司浙江氫途科技有限公司(以下簡稱氫途科技)合資成立了武漢市氫雄發電機科技有限公司,主要從事燃料電池發動機的研發、生產和銷售。

在此之前,氫璞創能已研發生產了數十款燃料電池電堆,氫途科技也有燃料電池發動機系列產品。

本土與外來企業的助力,使得武漢在經過近50年的發展後,逐步掌握了燃料電池車的一些核心技術。

30輛氫能公交車將在武漢跑起來,背後是一盤綿延50年的大棋……

有車還得跑起來

在這樣的背景下,武漢的燃料電池車也走出了樣車階段。

今年4月,泰歌氫能與開沃新能源汽車集團旗下的武漢開沃汽車有限公司,以及南京金龍客車製造有限公司(以下簡稱南京金龍)一起,聯合開發的開沃·泰歌號燃料電池客車被列入了工信部新車公示目錄。

8月,雄韜氫雄與南京金龍聯合開發的另一款氫雄號燃料電池客車,以及與東風汽車聯合開發的東風牌燃料電池廂式運輸車,也被列入了工信部新車公示目錄。

「這意味著我們具備了批量生產和銷售燃料電池車的條件。」資環院常務副院長劉超對支點財經記者這樣說道。

不過,光有研發和製造能力還不行,燃料電池車要走向商業化,還需有配套的基礎設施。就像燃油車需要加油站,電動車需要充電站一樣,燃料電池車也要加氫站。

打定主意投身氫能產業的企業,自然對這一塊有思考。

今年2月,雄韜氫雄成立了雄眾氫能專做加氫站的建設和運營。同年6月,前文提及的武漢首座固定式加氫站破土動工。

「10月初加氫站就會建設完畢,但實際運營還要到11月份。」熊雲說,「加氫站要正常運營,還得有燃料電池車來支撐。」

熊雲透露,雄韜氫雄正與武漢經開區溝通相關細節,準備在11月份提供30台燃料電池客車,在武漢經開區示範運營3條公交路線。

劉超表示,資環院與中石油湖北銷售公司準備成立合資公司,正在東湖高新區選址建設加氫站,並就後續燃料電池車的主要運行區域進行了規劃,開沃·泰歌號燃料電池客車首條示範運營路線今年有望投入運營。

從產業鏈上下游來看,保證氫氣來源也是關鍵。如果到了加氫站發現沒氫可加,那可就尷尬了。

在熊雲看來,這倒不必擔心。因為武漢有武鋼集團,還有很多化工企業,他們產生了大量氫氣副產品,氫氣供應資源豐富,「這些氫氣如果加以利用,供上百萬台燃料電池車使用沒有問題。」

劉超則告訴支點財經記者,資環院已與武漢葛化集團有限公司成立了合資公司,專門從事制氫和供氫業務,今年底會正式投入運營。

如此一來,有車又有加氫站,還有源源不斷的氫氣,燃料電池車在武漢馬路上奔跑起來將成為現實。

千億產值的夢想

武漢對氫能產業寄予了厚望。

作為全國六大汽車產業集群發展城市之一,去年武漢生產乘用車189萬輛,汽車產業產值達到3600億元。這幾年,新能源汽車的比重在不斷加大,武漢也在2016年成為了全國第一批新能源汽車試點城市。

燃料電池車是新能源汽車的另一個發展方向,武漢自然會緊緊抓住。

今年1月19日,武漢市氫能產業發展規劃建議方案出爐,對未來氫能產業的發展方向,列出了時間表和路線圖。

該規劃建議方案提出,未來要將武漢打造成氫能之都。3年內,在研發層面實現制儲氫、膜電極、電堆、系統集成與控制等核心技術領域達到國際先進水平。到2025年,力爭產生3-5家氫能國際領軍企業,建成加氫站30-100座,形成相對完善的加氫配套基礎設施,實現公交車、物流車及其他特種車輛總計1-3萬輛的運行體量,燃料電池全產業鏈年產值突破1000億元,使武漢成為世界級新型氫能城市。

國家層面,對氫能產業也是頗為看中。

自2016年起,從《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》到《國家創新驅動發展戰略綱要》,再到《「十三五」交通領域科技創新專項規劃》和《節能與新能源汽車技術路線圖》等文件,已多次提出要大力發展燃料電池車。

根據規劃,到2020年、2025年和2030年,燃料電池車分別要達到5000輛、5萬輛和百萬輛的規模,並逐步從示範運營轉向大規模推廣應用。

為了讓規劃落到實地,2017年9月,工信部還印發了《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源積分並行管理辦法》,提出從2018年4月1日起實施「雙積分制」。2018年至2020年,車企銷售車輛中新能源汽車積分比例分別為8%、10%和12%。

新能源汽車積分的計算方法是,根據純電動、插電式混合動力和燃料電池,及相關車型續航里程的高低,給予不同分值。如果新能源積分達不到要求,只能通過購買方式抵消,否則將削減未達標企業傳統燃油汽車產量。

多位接受支點財經記者採訪的業內人士認為,燃料電池車有望成為未來汽車的主要發展方向。這是因為加一次氫只需3-5分鐘,且續航里程在450公里以上,能有效克服鋰電池汽車當前存在充電時間長、續航里程有限等問題。

正是因為看到燃料電池車的發展前景,全國已有多個省市將發展氫能產業納為重點項目。

據不完全統計,剔除武漢之外,北京、上海、廣東雲浮、江蘇如皋、河南鄭州等地正在運營的加氫站有12座,還有19座加氫站正在建設過程中。已建成加氫站的這些地方,或多或少地投入了燃料電池車在示範運營。

相對來說,武漢的燃料電池車和加氫站來得有點晚。

30輛氫能公交車將在武漢跑起來,背後是一盤綿延50年的大棋……

路上跑的還不到1000台

氫能之都這個夢想,要如何才能實現?

「其實全國的氫能產業都處於起步階段,去年燃料電池車全國產量雖然有1000多台,但真正在路上跑的並不多,知道為什麼嗎?」潘牧停頓了一下繼續說道,因為還有很多問題需要解決,如果武漢能率先解決這些問題,就能搶占優勢。

潘牧指出首要問題是燃料電池車的性能有待提升。他以自己觀察到的現象舉例說,比如,車在跑的過程中容易「罷工」壞掉,再就是車的使用壽命不長,即便是在實驗室也還沒有1台車跑了10年。

揚子江汽車集團有限公司(以下簡稱揚子江汽車)總經理黃修瑞也對支點財經表達了類似的觀點。

近幾年,位於武漢的揚子江汽車也與相關企業合作開發了3款燃料電池客車。

「車子性能達不到要求,運行上沒有達到最佳狀態。」黃修瑞說。

比如,各種裝置體積很大,裝配時不僅超出了工作間,還占用了乘客位置;氫能發電在低溫下啟動能量轉化效率較高,而實際啟動時周圍溫度常常超過了150攝氏度……

那麼,即將上路示範運營的燃料電池車是否有改進呢?

「有些改變但在技術上還沒完全做到位,這也是我們提出示範運營的原因。」熊雲說,「只有真正上路跑了,才能檢驗和發現更多問題,從而去解決問題,包括空氣系統、散熱系統、乘坐舒適度等。」

在這些業內人人士看來,提升燃料電池車性能的同時,走向商業化的過程中還得將成本降下來。

「一個燃料電池貨運麵包車都要130萬元,這價格確實高得有點離譜,雖然國家有一些補貼,但補貼後的價格還是有點高。」潘牧感嘆道。

售價之所以高,還在於成本較高。一個因素是目前燃料電池車都是小批量生產,如果能夠大批量生產,就會形成規模效應降低成本。

黃修瑞則從另一個角度進行了闡述,「成本較高還有一個原因是,一些核心零部件主要依靠進口。如果這些能夠國產化,成本必然會降低。」

事實上,目前僅有少數氫能企業掌握了膜電極、電堆、發動機這些核心技術。而即便掌握了這些核心技術,燃料電池車需要用到的交換膜、催化劑、氫循環泵等幾乎都是進口。

上述業內人士綜合認為,無論是要把規模做上去,還是將相關核心零部件國產化,歸根結底還是得在技術上下功夫,不斷提升燃料電池車的性能,才能加快其商業化進程。

常溫常壓下儲氫加氫有待破題

不斷攻克技術的同時,配套基礎設施也還需要繼續完善。

「加氫站的建設應該持續推進,鋪設網絡越完備就越方便,推行起來也就更快。」熊雲表示,建設加氫站並不難,基本一個季度就能完成,目前較少有企業加入進來,還是在於成本較高和盈利困難。

行業公開數據顯示,建成一座加氫站國家一般會補貼400萬元,而建設總成本約為1500萬元,這還不包括土地成本。更為關鍵的是,燃料電池車尚屬起步階段,分配到單個加氫站的車輛相對較少,只用來加氫會處於虧損狀態。

「加氫+充電+加油三合一的方式,是一種較好的商業模式。」熊雲說,「雄眾氫雄建的武漢首座固定式加氫站就採用的這種模式。」

劉超也向支點財經記者表示,正在東湖高新區選址的加氫站,則是一座油氫合建站。

基於三合一或二合一的模式,雄眾氫雄在2020年會建成20座加氫站,資環院未來3年內計劃建成21座加氫站。

「什麼時候能實現常溫常壓下儲氫和加氫就更好了。」潘牧指出,「因為這樣更加方便和安全。」

目前,儲氫和加氫基本都是採用高壓方式。儲氫用的是類似煤氣瓶的高壓氣瓶,加氫需要用到特殊壓縮機等將氫氣打進去。在運輸和加氫過程中,一旦發生泄漏容易產生爆炸等安全事故。

也有企業在這方面有所嘗試。

和揚子江汽車合作,開發出氫揚一號和氫揚二號燃料電池客車的武漢氫陽能源有限公司,就擁有常溫常壓液態儲氫技術。

黃修瑞介紹,這項技術主要是通過有機溶劑,在常溫常壓下將氫氣做成氫油,利用管道、槽罐車等就可運輸,加氫時就像加油一樣方便。

「不過,氫油也需配合車上特殊裝置來使用,從而把氫氣放出來在電堆裡面發生反應發電。」他說,「我們在試跑過程中發現,放氫過程中它需要發電給特殊裝置加熱,而加熱這個過程就消耗了很多能量,導致驅動車輛行駛的電量就不夠用,也就是續航里程很短,所以還有待繼續研發。」

不應只有燃料電池車

「總而言之,燃料電池車不是短跑而是長跑。」潘牧總結說,「只要大家一起去解決問題,總會有勝出的一天。」

在潘牧看來,除了企業要努力,政府也應該出一把力,這樣更能促進燃料電池車的商業化。

他舉例說,現在很多企業想做示範運營,政府就應該有一些整體規劃,先從哪裡開始再擴展到哪裡,時機成熟時還可以出一些限制措施,如東湖風景區禁止污染型車輛進出,「淘汰落後產能就是在鼓勵新技術。」

再者,如果一項技術總是攻克不了,政府可以組織優秀科研院來幫企業一起做,甚至可以成立國家重點實驗室。

對武漢提出的打造氫能之都,潘牧還從長遠方向上給了另一個建議。

「氫能作為一種清潔新能源,可以利用的領域很多。」他說,「航天、潛艇、無人機、通訊基站等,甚至家庭熱電源系統等都能用到。」

追溯過往歷史,擴展領域武漢其實也有基礎。

上世紀70年代,武漢最開始研究燃料電池時,就是以武漢大學為主體,準備應用到航天領域,只不過由於各種各樣的歷史原因,後期項目被停掉了。

「如果都能做起來,市場空間就更大了。」潘牧說,「當然,路還是得一步一步走,燃料電池車的技術成熟了,延伸到其他領域就自然而然了。」

END


記者丨林楠 實習生丨陳宇晴

編發丨李文卉 實習生丨付陳陳

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