氫藍(lán)時(shí)代寥龍飛：燃料電池系統(tǒng)多場景應(yīng)用
深圳市氫藍(lán)時(shí)代動力科技有限公司副總經(jīng)理、副主任工程師寥龍飛作主題演講
8月25日，由中國電池工業(yè)協(xié)會、電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦的“2023氫能與燃料電池技術(shù)及應(yīng)用國際峰會”在中國上海隆重舉行。
深圳市氫藍(lán)時(shí)代動力科技有限公司副總經(jīng)理、副主任工程師寥龍飛作題為《燃料電池系統(tǒng)的多場景應(yīng)用》的主題演講。
以下是發(fā)言內(nèi)容實(shí)錄，未經(jīng)嘉賓審閱：
寥龍飛：
大家好，本來是曹總過來講，因?yàn)樾谐贪才庞晌掖砉緛碇v一下。我今天分享的題目是燃料電池系統(tǒng)的多場景應(yīng)用，今天想結(jié)合氫藍(lán)時(shí)代燃料電池系統(tǒng)和多場景應(yīng)用給大家分享一下。
今天演講從三方面一個(gè)是產(chǎn)業(yè)背景。第二，氫藍(lán)時(shí)代的研發(fā)進(jìn)展，結(jié)合自身的一些實(shí)力。第三，燃料電池系統(tǒng)的多場景應(yīng)用。剛才各位專家也提到重卡，在碳中和和碳達(dá)峰雙碳背景之下，如何降低碳是非常重要的一個(gè)課題，其中重卡在碳方面占的比較多，我們看第一個(gè)圖，第一個(gè)圖重卡的保有量占到接近7%，在右邊第二個(gè)碳排放之中占到41%。所以重卡方面降碳任務(wù)還是蠻重的。
第二，從行程里程來看的話，我們看乘用車、客用車還有卡車我們看到這個(gè)地方如果把卡車全部換成純電動或者燃料電池車的話，那么對碳排放作用還是蠻大的。 因此咱們國家現(xiàn)在在新能源重卡方面提出了比較重大的力度，在經(jīng)歷了三個(gè)方面一個(gè)是初步發(fā)展，市場推廣，在2021年至今已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的階段，在重卡方面主要是傳統(tǒng)的汽車一汽、三一重工這些都已經(jīng)布局，新的企業(yè)有吉利，比亞迪都在做，因此有兩點(diǎn)，2022年是低零碳重卡進(jìn)入了新的加速時(shí)代，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和現(xiàn)階段低碳和零碳是發(fā)展的重點(diǎn)。 第二個(gè)方面我們看一下從這幾個(gè)圖，從2030以及2035最終到2060年我們看到燃料電池橙色的柱子一直在隨著燃料電池技術(shù)的發(fā)展最終在2060年從最開始是1400萬元成本大概到2060年基本上是400萬元，也就是說得出三個(gè)結(jié)論，從全生命周期的視角來看，重卡長度場景值得重視。
第二電動化落地相比柴油車已具有經(jīng)濟(jì)性，但DCO值高于天然氣，在2030-2035年之后泛氫動力具備一定的動力性。 下面在2025年國內(nèi)電動保有量預(yù)計(jì)達(dá)到50萬臺，重卡比重最大。國家政策也看到以燃料電池系統(tǒng)為龍頭帶動，關(guān)鍵的氫燃料電池方面的材料零部件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以及國產(chǎn)化，右邊這個(gè)圖我們看到加氫站是從2018年至2020年一直在增長，加氫站數(shù)量最多的一個(gè)國家。
基于國家政策的扶持，我們在京津冀、上海、廣東、河北、河南地區(qū)已經(jīng)進(jìn)行了大量的示范，因此氫能商業(yè)化利用的序幕已經(jīng)拉開。 因此氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的千億級市場，未來將有很大的前景，在應(yīng)用場景方面燃料電池系統(tǒng)主要集中在重卡、客車、物流車等發(fā)電領(lǐng)域，對燃料電池的系統(tǒng)提出了比較苛刻的要求，目前依然在燃料電池系統(tǒng)關(guān)鍵部件方面需要進(jìn)行攻堅(jiān)，可靠性和穩(wěn)定性方面降本。
我們看右邊這個(gè)圖，目前雖然氫能行業(yè)像雨后春筍般的發(fā)展，但是現(xiàn)在主要集中在物流、重卡、客車以及專用車方面，其它的可能后續(xù)還得大量的普及。
第二個(gè)方面，結(jié)合氫藍(lán)時(shí)代的一些工作，自己的研發(fā)實(shí)力進(jìn)行，目前氫藍(lán)時(shí)代已經(jīng)推出了6款核心的系統(tǒng)，第一款是20千瓦級的狐系列，在2022年的推出了第二款鷹系列50千瓦，在國內(nèi)首款50千瓦系統(tǒng)搭載8.5米以上的客車，隨后又開發(fā)了60千瓦的鷹系列，主要采用了柔性的石墨雙極板電堆，在80千瓦的鵬系列，采用了仿真技術(shù)的金屬板電堆。
去年研發(fā)了鯤系列132千瓦，首個(gè)電堆功率突破130千瓦，實(shí)際上是132千瓦，目前麒麟級的200千瓦的已經(jīng)推出。
公司的布局主要從4個(gè)方面來說，一個(gè)是戰(zhàn)略思路、研究方向、主要任務(wù)以及主要目標(biāo)，戰(zhàn)略思路是從技術(shù)創(chuàng)新、科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、標(biāo)準(zhǔn)研究以及測試驗(yàn)證等方面，在研發(fā)方向方面主要是目前主攻的大功率電堆技術(shù)、集成以及策略耐久性、燃料電池系統(tǒng)，特別是在交通和電力方面的一個(gè)布局，主要任務(wù)就是從以上4個(gè)方面進(jìn)行研發(fā)。 這是我們做的一些電堆的測試報(bào)告，電堆發(fā)電實(shí)驗(yàn)以及零下30度冷堆啟動實(shí)驗(yàn)，這是我們測試的裝置，對電堆進(jìn)行測試，在通常情況下額定達(dá)到了100千瓦，在峰值的時(shí)候達(dá)到了109千瓦。 這是我們比較典型的一款電堆，109千瓦，這是冷啟動實(shí)驗(yàn)發(fā)電性的檢測，漏水實(shí)驗(yàn)、耐壓實(shí)驗(yàn)，絕緣材料振動實(shí)驗(yàn)以及測試臺架實(shí)驗(yàn)，大家看到這些對測試還是進(jìn)行了很多，我就不再贅述了。 值得一提的是為了更好的開發(fā)電堆，氫藍(lán)時(shí)代成立了深科鵬沃的子公司，目前是以金屬堆和石墨堆雙驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)了自主電堆產(chǎn)品的全覆蓋，這是分別由第一代石墨、第二代石墨還有第三代的電堆，這是一些主要的應(yīng)用場景，在卡車、船舶還有系統(tǒng)、雙極板以及膜電極方面。
值得一提的是現(xiàn)在也自主開發(fā)了高性能的膜電極，電能密度2安培的時(shí)候達(dá)到了1.35千瓦，在冷啟動壽命達(dá)到了2500小時(shí)，基于這樣一些場景，主要在材料方面，電解水膜等方面進(jìn)行一些突破。 在系統(tǒng)集成方面，氫藍(lán)時(shí)代主要做了這么幾個(gè)工作，陽極系統(tǒng)的集成，陰極自增濕以及動力的回收，熱管理系統(tǒng)以及策略的優(yōu)化，最終達(dá)到了系統(tǒng)的總體集成，這個(gè)是我們目前生產(chǎn)的車間。
此外因?yàn)楣粳F(xiàn)在也有大量的人才，主要是在仿真方面也做了一些工作，主要從三個(gè)方面，一個(gè)是系統(tǒng)多維度計(jì)算，動力經(jīng)濟(jì)學(xué)仿真以及CAE的拓?fù)浞抡?，在多維的仿真進(jìn)行了0維度、1維度以及3維度，最終實(shí)現(xiàn)的燃料電池系統(tǒng)壽命提升、效率提升、能量的控制、可靠性提升、動態(tài)的提升這個(gè)方面。
值得一提的是在壽命提升方面，金屬板做到25000小時(shí)，石墨板已經(jīng)達(dá)到了15000小時(shí)。另外一方面在模型和檢測方面，因?yàn)樽隽舜蟮姆抡妫跈z測方面主要是進(jìn)行了陽極的壓力控制算法，還有空氣流量壓力解耦和算法，還有冷水系統(tǒng)控制，最終的目標(biāo)是打造一個(gè)高性能、低成本、可靠的燃料電池系統(tǒng)。
在氫藍(lán)時(shí)代的測試系統(tǒng)來說，這個(gè)是我們位于深圳市龍華區(qū)的測試系統(tǒng)，測試中心是在水庫旁邊，也是比較好的一個(gè)條件，目前測試中心已經(jīng)有2個(gè)150千瓦，2個(gè)200千瓦和1個(gè)300千瓦的測試臺架，基本上滿足的燃料電池系統(tǒng)的各個(gè)方面測試。 這是我們在調(diào)試，這是展示一下目前所有的測試臺架，從500千瓦、5000千瓦，目前還有1500千瓦的測試臺架。在DCDC的測試EIS檢測方面，目前電堆的零部件也進(jìn)行了檢測，包括一些停機(jī)吹掃、阻抗這些。
在燃料電池的壽命耐久性方面，也是一個(gè)比較重要的話題，目前主要從這么幾個(gè)關(guān)鍵問題來說，一個(gè)是低溫冷啟動壽命敏感性研究，一個(gè)是關(guān)機(jī)氫泵效應(yīng)膜電極的還原研究。 第三個(gè)方面主要說一下我們公司目前的應(yīng)用場景，因?yàn)樯钲诘膮^(qū)域是基于一些海，有港口，還有像佛山、東（莞），這些都是一些工業(yè)型城市，所以在廠區(qū)、港口、公交方面，氫燃料電池系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用場景，主要有7個(gè)應(yīng)用場景，下面我一一介紹。 目前氫藍(lán)時(shí)代已經(jīng)打造了首個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)示范港，在深圳的西部采用的是氫藍(lán)時(shí)代目前鯤系列132千瓦的系統(tǒng)，第二個(gè)就是在深圳的東部，目前有氫藍(lán)時(shí)代深圳巴士、深圳燃?xì)饬D打造深圳東部的鹽田，我們知道深圳的鹽田是一個(gè)比較重要的港口，另外也是想打造合作區(qū)的東部氫能走廊。 第三個(gè)方面，主要從氫能的公交示范、氫能通勤車以及氫能的專用示范，在2020年的時(shí)候搭載著氫藍(lán)時(shí)代的鷹系列50千瓦系統(tǒng)，已經(jīng)在佛山成功運(yùn)營，在2021年的時(shí)候氫藍(lán)時(shí)代的鵬系列80千瓦在南京，大家看到這個(gè)圖是氫藍(lán)時(shí)代的系統(tǒng)在云南的玉龍雪山進(jìn)行了成功的測試，系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定。 這個(gè)是交付給騰訊的60輛氫燃料電池車，這個(gè)是氫藍(lán)時(shí)代配套100套重卡交付給邯鄲，大概每年減少碳的排放是11000噸，此外還有一些環(huán)保車、環(huán)衛(wèi)車、冷藏車、渣土車、垃圾車和攪拌車。
第四個(gè)方面，氫能特種車的示范，目前主要有這么一個(gè)，一個(gè)是鋼廠內(nèi)的渣車，還有目前中冶寶鋼與氫藍(lán)時(shí)代以完成聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的組件，目前耐高溫、耐硫化物的專業(yè)系統(tǒng)方面。 此外，氫藍(lán)時(shí)代還與空鐵試圖打造首條燃料電池的空鐵示范線，還有地鐵工程示范方面。
值得一提的是上個(gè)月氫藍(lán)時(shí)代獲得全國級的認(rèn)證，試圖在全國首個(gè)兆瓦級的燃料電池示范已經(jīng)列入深圳市2022、2030重大項(xiàng)目。 最后一個(gè)方面氫燃料電池系統(tǒng)還可以使用在無人機(jī)方面，無人機(jī)在防火火災(zāi)的檢測長距離檢測、長距離運(yùn)輸以及夜間的搜尋，醫(yī)療等方面。氫燃料電池動力技術(shù)轉(zhuǎn)化效率超過50%，比鋰電能量密度更高，具有零污染、零排放、續(xù)航時(shí)間比較長，振動比較小，能源補(bǔ)充速度快，穩(wěn)定性高，是當(dāng)下比較重要的工業(yè)級無人機(jī)理想方案。
還有一些示范工程，目前公司也拿到了新疆庫爾勒的一些風(fēng)電制氫項(xiàng)目，下面是哈爾濱的生物制氫以及消納應(yīng)用，包括制氫提純加加氫發(fā)電的項(xiàng)目。另外還有一個(gè)是甲醇和冷電的聯(lián)供，下面比較靠海風(fēng)能是比較豐富的，大概是電堆的200千瓦。
最后給各位介紹一下氫藍(lán)時(shí)代，深圳市氫藍(lán)時(shí)代是最有競爭力的燃料電池系統(tǒng)，電堆關(guān)鍵零部件公司正在向著研發(fā)核心能力穩(wěn)步提高，系統(tǒng)主要用于動力和電力，目前員工有300多人，今年預(yù)計(jì)規(guī)模達(dá)到500多人，公司是在2018年成立，2019年的時(shí)候推出第一款系統(tǒng) 隨后在2020年、2021推出大功率電堆，目前公司在逐步的發(fā)展。氫藍(lán)時(shí)代的系統(tǒng)主要用于兩方面，一個(gè)是動力系統(tǒng)，一個(gè)是電力系統(tǒng)，剛才已經(jīng)提到動力系統(tǒng)包括交通的各個(gè)場景，船舶、動力、重卡等，電力系統(tǒng)主要還是從這三個(gè)方面，熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)、分布式發(fā)電以及儲能等。
此外公司也在布局燃料電池，包括電解水制氫的一些關(guān)鍵零部件的材料，比如說膜電極雙極板。 下面這個(gè)是剛才已經(jīng)提到六大系統(tǒng)。 氫藍(lán)時(shí)代作為深圳市的一個(gè)氫能的骨干企業(yè)，目前也是深圳市氫能與燃料電池的會長單位，參加了一些深圳市還有廣東省的重大項(xiàng)目，我們也有院士團(tuán)隊(duì)，也是深圳市的博士后創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地，獲得江蘇省因?yàn)樵诮K省有一個(gè)揚(yáng)州氫藍(lán)時(shí)代，我們也拿到大量的政府的一些項(xiàng)目。
最后氫藍(lán)時(shí)代試圖打造全產(chǎn)業(yè)鏈攻關(guān)技術(shù)全系列的開發(fā)，創(chuàng)新應(yīng)用資本賦能等方面，希望成長為氫能行業(yè)的領(lǐng)頭企業(yè)，希望氫能社會引領(lǐng)使命、開創(chuàng)人類氫生活而努力奮斗。謝謝。
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