未势能源：车载液氢技术突破与应用落地

核心提示：氢能是现代能源体系的重要组成部分，是实现能源体系多元化及大范围互联、互实的重要途径，在未来深度减排中扮演重要角色，为绿色生态发展提供重要支撑。 6月12日—13日，由上海市国际贸易促进委员会指导，上海市国际展览 （集团）有限公司与盖世汽车共同主办的2023中国汽车低碳与可持续发展论坛上，未势能源科技有限公司副总裁解超朋认为，氢能是现代能源体系的重要组成部分，是实现能源体系多元化及大范围互联、互实的重要途径，在未来深度减排中扮演重要角色，为绿色生态发展提供重要支撑。同时他表示，未势液氯供气技术应用紧密结合重卡(牵引车、自卸车)和内河氛动力船舶等重载交通工具的对氯燃料需求来开展研发工作。总体发展思路以系列化重载交通工具液氢系统及核心零部件为产品核心，通过合作建设液氢工厂和液氢加氢站，推动液氢重卡和液氢船舶等氢能重载交通工具的推广和应用。 解超朋|未势能源科技有限公司副总裁以下为演讲内容整理：车载液氢开发背景目前交通运输领域在国内碳排放占比超过10%，全球占四分之一，因此，国内随着经济和人民生活水平的提高，物流领域和出行领域的需求也会进一步发展，这会导致交通领域碳排放比重进一步上升。虽然未来汽车增量不会太多，但需求会拉动交通领域碳排放增长。在交通运输领域公路运输碳排放占比超过85%，成为是交通领域减碳的重点领域。从实际数据情况来看，商用车碳排放占据全部车辆碳排放的比例接近65%，其中重型货车碳排放占比83.5%，这表明商用车的重点在于减排交通领域的空间，这也是需要重点关注的领域，即重型重载商用领域。纵向可替代能源相比，哪些领域具有优势？下图右上角的象限中，无论是传统能源还是其他可再生能源，都更具有替代意义，例如重卡、中型卡车等。在续航里程、运行效率、能量密度较高的领域中，是未来能源结构转换到氢能方向首先需要突破的。 图源：演讲嘉宾材料目前在燃料电池或氢能推广过程中，比如重型牵引车、自卸车、内核船舶等，都需要更大功率和更长的续航里程。对重卡领域，锂电续航可能受到重量限制，尤其在应对低温能力方面存在一定缺陷。实际上重卡的运行里程对补能和运营效率的要求会更高，所以续航里程和补能时间成为关键。我们在做液氢的总体思路是以系列化重载交通工具液氢系统及核心零部件为产品核心，通过合作建设液氢工厂和液氢加氢站，推动液氢重卡和液氢船舶等氢能重载交通工具的推广和应用。三大关键技术攻克液氢难题从未来能源结构转型的角度来看，需要考虑各种储能方式，最好的方式是氢储能，氢尤其在在大容量和长周期储存方面具有优势。未势能源车载液氢系统开发实现了三个开发目标：一是使储氢量更大能够支撑长距离运输；二是储氢质量密度较高，不会给商务车带来额外的重量损失；三是控制静态蒸发率，并且开发了单瓶储氢最大的系统，基本能够满足长途干线的运输需求。绝热技术研究是在不同工况下，对超临界压力下过冷态液氢在不同工况下的温度分层进行研究，确定了温度场分布规律，指导气瓶设计。在结构强度中，一方面是振动，比如在恶劣运输的工况下，在4个方向的重力作用下进行了振动实验，其结果完全符合震动的需求；另一方面是跌落，比如通过类似碰撞的跌落实验，从结果来看，无论是阀门还是冲击面，整体保持良好状况，虽然外部发生了微变形，但内部没有受到任何影响，压力稳定。此外，我们对于车载液氢系统进行了三方面的验证：一是气密性和液氮加注验证，以液氮作为替代品进行气密性加注测试，这样完全可以通过液氮替代液氢来进行实验；二是液氢加注，在真空管路中让液态氢气直接加入瓶内；三是整车级验证。通过这三项验证，期待车辆能适应不同的工况，符合相应的规范标准。在这个过程中存在的问题，首先是标准规范的缺失，我们愿意与业内同仁共同建立规范和标准，并为行业标准做出贡献；其次，零部件成本较高，因为目前民用零部件用量较少，缺乏相应规范；最后目前国内没有进行液氢实验的条件，并且在民用领域中的试验和验证设施较少，所以我们希望通过这种方式建立一套实验验证体系，以满足整条链路的研发需求，并与业内同仁共享经验和设施，推动相应产业发展。除了产品，基础设施和能源供应也是需要解决的问题，为支持液氢系统的开发和液氢车辆、船舶的场景运营，投建液氢“制-储-运-加-应用”的全生态示范项目推动氢能产业进入大规模应用。另外，还进行了液氢加氢站的建设，因为液氢相对于气氢占地更小、储存密度更高、经济性更高、运行噪音和能耗也更低。液氢实验室包括液氢试验区和液氮试验区，目标定位是满足液氢产品的开发测试需求，同时平台与服务也会为设备研发提供技术支撑。行业痛点及未来发展趋势氢能是现代能源体系的重要组成部分，是实现能源体系多元化及大范围互联、互实的重要途径，在未来深度减排中扮演重要角色，为绿色生态发展提供重要支撑。未势能源依据氢能应用而生，以解决行业“痛点”为使命：一是技术薄弱，虽然行业基础技术尚可，但产业链供应链的技术仍存在欠缺；二是产业瓶颈，除了技术还需要生态建设；三是成本过高；四是规模化程度较低，我们所进行的工作可以解决这四方面的痛点。我们诞生于“863计划”，是具有超过二十年氢能研发生产经验国内最早做氢能的，燃料电池动力系统集成应用于北京奥运会、上海世博会等世界级盛会，开启了中国燃料电池汽车大规模示范运行。与长城XEV资源整合、融合新生熔炼“未势能源”新品牌，正式开启氢燃料电池车型及关键零部件开发，并于2021年正式开启了商业化应用。目前我们有两大系统和三大平台，其中一大系统是燃料电池系统，为车辆或其他交通工具提供动力氢能；另一大系统是储氢系统，既提供了前瞻性研究，也提供了液态储氢以及核心零部件。比如电堆平台、氢电平台等都是用我们掌握的核心技术进行生产，而且氢燃料电池平台，还在长城体系内进行资源共享，因此在燃料电池的核心零件方面，实现了资源协同的发展。储氢平台除了液氢之外，我们四型储氢瓶的质量密度目前处于全球前沿，储氢系统用阀门填补了国内空白。在氢能动力解决方案中，我们的范围是最全面的，核心技术自主率也是最高的。我认为，当前仅依靠卖产品是很难推动产业发展的，因为产业链配套不够完善，而我们在应用和技术领域，可以提供更好的解决方案。如交通领域，提供高质量、高性价比的氢动力系统综合解决方案满足足40kW级—400+kW级级净功率定制化需求；在船舶航运领域，提供100kW—500kW以上的系统，以及配备液氢储氢系统的解决方案；在供热供电解决方案中，如果将热和电结合，效率可能超过95%，因此供热供电综合效率会更高。在生产中进行零碳生产，会采用自主方案，利用绿色太阳能光伏发电和自清洁系统，通过自主系统进行热和电的供应。虽然风光发电速度较快，但如何储能依然是需要解决的问题，我们认为氢能是最好的解决方案之一，将来的优势可能会更明显。除了解决方案之外，还会与行业内的合作伙伴，共同探讨如何提供氢气的解决方案，为客户提供基础设施服务。在运力服务方面，提供车辆购置、使用、维保、处置综合解决方案，降低使用过程成本。我们与产业合作伙伴共同解决终端用户需求，此外，在上游成立了行业质量联盟，了解到除系统企业外，产业链上的技术大多掌握在小企业手中，生产能力和质量保障能力较差，所以需要合作伙伴共同努力提高一致性和质量。在问题的共同响应机制方面，国内的发展较为良好，上下游的合作伙伴可以共同快速解决问题。未势能源不仅涉及技术和设备，还会打通全链路的解决方案，为终端客户提供一整套氢能应用解决方案。相信在未来成本也会逐步降低，在减碳方面的贡献也会日益突出，并与行业内各位同仁一起开拓新领域，让驱动世界的力量回归自然。（以上内容来自未势能源科技有限公司副总裁解超朋于2023年6月12日—13日，2023中国汽车低碳与可持续发展论坛上发表的《车载液氢技术突破与应用落地》主题演讲。）