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。种种迹象表明——减少碳排放将成为未来数十年能源行业的工作重点,而作为国家工业的命脉,汽车行业势必会因此受到深远的影响。
同时,氢能源又被誉为的“完美绿色能源”,是一种绝对清洁的燃油替代方案,业内人士频频指出,在未来氢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。
正所谓顺应时代潮流,3月29日,长城汽车正式发布了包括“研—制—储—运—加—应用”一体化供应链生态构建的氢能战略,同时,车规级“氢动力系统”全场景应用解决方案——氢柠系统也顺势推出。
未来,长城汽车将依托强大研发资源优势和产业体系建设能力,采取“商乘并举”模式,确立“打赢中国,走向全球”的全球化发展战略目标。
作为国内自主品牌的领军企业之一,长城汽车率先表态——将在未来的数十年里,通过旗下的氢能源产品,为中国的碳达峰、碳中和目标贡献出自己的一份力量。
长城汽车副总裁 穆峰
在发布会现场,长城汽车副总裁穆峰直言:“如果,我国氢燃料电池汽车推广可达成100万辆的目标,一年可减少二氧化碳排放5.1亿吨,这将极大助力碳中和目标实现。”
实际上,早在2016年长城汽车就展开了对氢能源产业链的布局。目前,长城汽车已在这一领域已积累了深厚的经验,此次长城汽车则是在汽车行业中率先明确了自身对于氢能源的态度,并发布全球氢能战略,这也是长城汽车为民族工业前进而迈出的坚决一步。
通过先行参与在行业标准的制定,并在过程中掌握话语权,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,这也是长城汽车重点发力氢能源的一大战略因素。
长城控股未势能源科技有限公司董事长 张天宇
据长城控股未势能源科技有限公司董事长张天宇透露,在未来5年内,长城汽车将在 2021 年推出全球首款 C 级氢燃料电池 SUV,并将率先完成100 辆 49 吨氢能重卡项目;到2022 年,长城汽车冬奥会期间推出首支高端乘用车服务车队;再到2023 年,长城汽车将实现核心动力部件推广数量国内领先;直至2025年,长城汽车计划实现全球氢能市场占有率前三。
要完成前几个目标并不算难,毕竟长城汽车有着扎实的功底,可想要完成最后一个目标,仍需长城汽车加大在氢能源领域的投入。
为此,长城汽车计划在现有研发投入上,再投入30亿元用于氢能领域研发,以达到万套产能规模。同时,长城汽车还将广纳贤才,汇聚来自欧美日等多国超十年氢能技术研发经验的外籍专家,打造国内最大的氢能技术研发团队。
此外,长城汽车还构建了“四国五地”全球化研发体系,围绕氢能及燃料电池技术解决方案和未来发展方向,开展精准研发。据介绍,目前长城汽车已经实现了国内唯一完成全产业链核心技术布局的整车企业,未来将联合产业内最优质伙伴企业,赋能上下游,共同打造商业化场景应用,加大布局范围,面向国际区域生态建设。
对于氢能源领域,长城汽车坚信“产品为王”,为此,长城汽车将立足于核心零部件、核心技术研发,向上探索核心材料联合合作模式,向下利用示范运营进行产品应用迭代升级,通过积极拓展外部多领域合作,整合内外部产业链最优质资源。
首先在产业链上游,长城汽车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%的光电转换效率,引领大面积钙钛矿光伏组件转换效率迈入“2.0时代”。 同时,在大规模储能应用方面,长城发布了业内领先的氢+电储能系统,为规模化可再生能源存储提供解决方案,为移动和固定式能源综合利用奠定基础。
而在产业链下游,长城汽车计划在未来年内将自研的核心氢能动力系统零部件全面供应公交/大巴+重卡/物流车+乘用车三大应用平台展开推广运营,推动中国燃料电池汽车产业和核心部件的国际领先进程。值得一提的是,长城汽车已受邀加入全国五大示范试点城市群—京津冀、长三角、河南、河北。目前,长城汽车已在北京、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,示范车辆规划数超千台,包含乘用车、重卡、物流、公交,甚至于船舶、热电联供等多种应用场景。
至于会上发布的氢柠技术则是一套高性价比的车规级“氢动力系统”全场景应用解决方案,同时也是长城汽车柠檬平台核心技术路线之一。
长城控股未势能源科技有限公司总裁 陈雪松
其涵盖了氢燃料电池系统、燃料电池电堆,车载储氢系统及核心关键部件,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。据长城控股未势能源科技有限公司总裁陈雪松介绍,氢柠技术可总结为“1+3+5”, 即:1整套车规级研发体系,3大技术平台和5大性能优势,简称“1T、3H、5G”。
其中1整套车规级研发体系包含100多项企业标准,500多项硬件需求,5000多项软件需求,数千项检测和数万次试验。可根据氢能整车的需求从上至下快速的定义、分解、仿真和设计燃料电池发动机系统,零部件和材料,通过试制试验从下至上对材料,零部件,子系统和系统的设计和工艺进行逐级验证和迭代,从而确保产品的高性能,高质量和低成本。
氢柠技术可涵盖三大技术平台,分别为氢电平台(HE)、电堆平台(HS)和储氢平台(HP),三者简称“3H”。
其中氢电平台将重点围绕燃料电池发动机产品的动态特性,在线故障诊断,在线远程升级,智能化控制等进行自主迭代研发,具有可靠性、耐久性,安全性,环境适应性、大功率,高功率密度的特点。在氢电平台下,氢能乘用车和商用车的续驶里程可以达到900公里和1100公里。同时氢电平台的系列产品可满足客户数十到数百千瓦功率范围的需求,不仅可以适用乘用车、商用车等多种车型各类工况场景,还可以拓展到轨道交通、船舶、航空、氢能发电等应用领域。
电堆平台主要应用了电堆技术,该技术涵盖大功率及高功率密度电堆设计和集成、高精密金属双极板、超薄石墨双极板及膜电极等核心技术和材料的开发,并通过先进的生产工艺和智能制造技术,提升产品综合性能和产品的一致性及可靠性。
目前,长城汽车已经完成第一代单堆额定功率150千瓦,峰值功率160千瓦燃料电池金属板电堆的开发,功率密度达4.2kW/L以上,正在开发的第二代电堆功率密度可达7kW/L, 额定功率达200千瓦以上,可覆盖乘用车、卡车和客车等全场景的应用。
储氢技术主要核心部件的开发,包括70MPa IV型储氢瓶,70MPa瓶口阀和减压阀,以及储氢系统的集成和控制,相比国际主流品牌,具备体积小,重量轻以及成本低的特点。
其中70MPa IV型瓶具有重量轻,成本低等优势,是国内氢能行业需要突破的卡脖子的核心技术。目前,长城汽车已经掌握了氢瓶干法缠绕工艺、循环疲劳耐久测试等核心技术。
而70MPa高压瓶阀采用高度集成的多功能阀体和内置电磁阀的设计,比国外同类产品零部件数量减少20%以上,并且可靠性高,功耗低,响应时间小于0.1秒, 循环寿命超过15000次。此外,瓶阀还具有防火和防泄漏安全保护功能,如遇车辆因事故起火,氢瓶内置的安全泄放装置便会自动打开,安全释放压力,防止因温度升高引起的气瓶破裂。
基于氢柠技术,长城汽车的氢动力系统还具备高功率、高效率、高温度、高耐久、高互联等五大技术特点。
1.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200千瓦边界。
2.高效率(>60%):体现在电堆的额定效率提升至65%以上,同时提升系统附件的效率,包括带膨胀机的空压机可以提升空压机的效率至75%, 提升DCDC的至98%。
3.高温度(>100℃):体现在高温质子膜,高温增湿器等,解决整车发动机的散热问题。
4.高耐久(>20000小时):需要系统具备更长寿命,特别是电堆,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。
5.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。
在氢柠平台的加持下,长城汽车在氢能产业价值链的核心技术和关键环节,实现了燃料电池系统、电堆、膜电极、空压机、氢气循环系统、储氢系统及关键部件等多方面核心技术的实质性突破,支撑氢燃料电池汽车真正实现高效率、高性能、长续航、全气候行驶和全领域应用。
当前,“脱碳”已成为全球课题,在中国“十四五”开局之年,氢能被纳入战略性新兴产业,已站在产业风口。
不过由于目前国内在氢能源领域还处于起步阶段,基础设施建设尚未普及,长城汽车发力氢能源的抉择无疑是一次冒险。但从民族工业的角度来说,长城汽车的做法十分值得肯定,因为很多专家、学者都指出,氢将是未来能源的重要过渡载体,而氢能的利用则将会加快我国“双碳”目标的实现。
长城汽车氢能战略所构建的国际级一体化供应链生态与氢柠技术在交通领域的应用,将成为我国交通运输领域能源结构转型的火车头,助力我国摆脱对石油的依赖。
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