ALL IN电动化的时代,长城“氢”装上阵


3月29日,长城汽车氢能战略全球发布会在保定哈弗技术中心举办。发布会现场,长城汽车表示将针对氢能构建“制-储-运-加-应用”一体化供应链生态,同时还推出了车规级“氢动力系统”全场景解决方案—氢柠技术。


伴随着中国能源转型的加速,氢能源在汽车产业的应用成为实现碳中和目标的重要一环。中国汽车工程学会曾预测,到2030年,中国氢能汽车产业产值有望突破万亿元大关。虽然发展前景广阔,但目前氢能源汽车产业在核心技术以及产业链的构建上依然面临着重重挑战。


在这样的背景下,长城汽车发布氢能战略,既是对新兴产业的推进,也是抢占氢燃料电池新赛道、弯道超车的尝试。

 

1+3+5,开启氢动力


氢柠技术的发布成为长城汽车整场发布会的焦点。作为一款车规级“氢动力系统”全场景解决方案,氢柠技术是长城汽车氢能战略的核心支柱。



2020年,长城汽车“柠檬”、“坦克”、“咖啡智能”三大技术品牌发布,涵盖汽车研发、智能座舱、智能驾驶和智能电子电气架构。其中,“柠檬”平台是全球化高智能模块化技术平台,支持全球、混动、BEV纯电及氢能源、FCEV四种动力方案的车型研发和生产,平台产品面向未来10年的市场。而氢柠技术正是长城汽车柠檬平台的核心技术路线之一。


相较于传统内燃机汽车和纯电动汽车,氢燃料电池汽车在技术上更加复杂。氢柠技术涵盖了氢燃料电池系统、车载储氢系统及核心关键部件,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。

 


车规级研发体系是氢柠技术的根本,它可根据氢能整车需求从上至下快速定义、分解、仿真和设计燃料电池发动机系统、零部件和材料,并通过试制试验从而确保产品的高性能、高质量和低成本。


氢电平台(HE)、电堆平台(HS)、储氢平台(HP)3大技术平台则是氢柠技术的核心。其中,氢电平台(HE)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;电堆平台(HS)已开发完成第一代单堆额定功率150kW,峰值功率160kW燃料电池金属板电堆,功率密度达到4.2kW/L以上;储氢平台(HP)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。


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。


长城未势能源总裁陈雪松表示:“未来五年,长城汽车将重点围绕燃料电池系统全面走向‘五高’,即,高功率(>200kW),高效率(>60%),高温度(>100℃),高耐久(>20000小时)和高互联(新能源+智能网联)。”


补全氢能一体化供应链


氢燃料电池汽车的发展不仅是一个技术问题,还依赖于整个氢能产业链的发展。在推出“氢动力系统”的同时,长城汽车还推出“制-储-运-加-应用”一体化供应链生态。



目前氢能源汽车产业链还不健全,制氢、储氢、运氢没有形成完备、高效的体系。由于从清洁能源中提取的氢气占比小、制氢效率低,目前氢气提取主要来源于化石燃料,经济性问题和环保风险依然存在。氢燃料电池的主要原材料质子交换膜、催化剂等关键技术薄弱,主要依靠进口。制作完成后的存储和转运过程中,现有基础设置氢气储存量也普遍较小。在用氢环节,燃料电池汽车发展缓慢,技术尚不成熟。


立足于氢能产业下游核心零部件和技术研发,长城汽车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,通过拓展场景应用,整合内外部产业链最优质资源。


据长城汽车表述,目前已经实现“电堆及核心组件、燃料电池发动机及组件(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,多项技术均突破了“卡脖子”的行业痛点,致力于通过技术进步,助推氢能社会到来。


在产业链上游,长城汽车新一代钙钛矿太阳能光伏技术,拥有打破世界纪录的20.01%光电转换效率,标志着大面积钙钛矿光伏组件转换效率正式迈入“2.0时代”。大规模储能应用方面,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。


在产业链下游,长城汽车已加入京津冀、长三角、河南、河北四大示范试点城市群,示范车辆规划超过千台,涉及乘用车、重卡、物流、公交,船舶、轨道交通等多种应用场景。

 

面向“氢”未来,投资30亿


长城汽车的氢能战略从2021年启动,至2050年结束,持续30年之久,共分为三个阶段。


第一阶段为2021-2025年,在这一期间,长城汽车将开启氢时代,聚焦氢示范。通过示范城市奖励、技术研发支持等措施,加大自主研发与资本投入,培育健全燃料电池产业链。


第二阶段为2025-2035年,发展氢经济,开放氢生态。利用太阳能和生物质等生产氢能,促进全球公共服务领域车辆加大氢燃料电池汽车推广。


第三阶段为2035-2050年,建成氢社会,贡献碳中和。在这一阶段氢能供应管道体系在交通、建筑、园区等重点应用场景中更加成熟。氢燃烧和发电系统开始推广应用,减少所需可再生能源的程度。



依托于氢能战略,长城汽车将采取“商乘并举”模式,通过场景探索带动技术及产业发展,加速产品落地。长城未势能源董事长张天羽表示:“今年,长城汽车将推出全球首款C级氢燃料电池SUV,并在全球率先完成100辆49吨氢能重卡应用项目落地;2022年,首支高端乘用车服务车队将出现在冬奥会的舞台上;2023年实现核心动力部件推广数量国内领先,2025年剑指全球氢能市场占有率前三。”


在氢能领域,长城汽车自2016年就已经开始布局,成立EV项目组(现未势能源的前身),开启长城氢燃料电池核心技术研发。过去6年,长城汽车在氢能领域投入了20亿元,建成并运行国内首座氢能技术中心,成立了未势能源科技有限公司,研究成果颇丰,包括85KW燃料电池系统、IV型储氢瓶、首款燃料电池样车、首款70MPa车用高压瓶阀等产品。


目前长城汽车已经实现“电堆及核心组件、燃料电池发动机及组件(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,多项技术均突破了“卡脖子”的行业痛点,致力于通过技术进步,助推氢能社会到来。


据介绍,未来三年,长城汽车将再投入30亿元用于氢能领域研发,以达到万套产能规模。为此,长城汽车打造国内最大的氢能技术研发团队,构建了“四国五地”全球化研发体系,为突破氢能核心技术打下坚实基础。



值得一提的是,在氢能战略的指导下,长城汽车声明将全面开放技术平台,共享产品与服务,这一规划的提出将对氢燃料电池产业发展起到推进作用。


根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,到2025年中国氢燃料电池车运行数量要达到10万辆左右,2030~2035年要实现100万辆的保有量。但中汽协数据显示,2020年我国燃料电池汽车产销分别完成1199辆和1177辆,同比分别下降57.5%和56.8%。氢燃料电池汽车产销量并未迎来预期中的大幅增长。


要实现氢燃料电池汽车的高质量发展,需要车辆购置成本及运营环节成本的下降。氢燃料电池汽车产业的降成本问题,归根结底是要依靠规模化的燃料电池汽车示范运营和大规模商业化应用的带动。在漫长的30年规划中,不管长城汽车氢能战略能否落地,其对于氢燃料电池技术的分享都将有助于这一产业商业化推进,降低氢燃料电池成本。对于氢燃料电池产业来说,这将是一次有益的尝试。


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