氢能汽车成为产业发展的新风口

2023-11-29 10:16 来源: 中国经营网

  在今年刚刚过去的第六届中国国际进口博览会(以下简称“进博会”)上,讨论“加油还是充电”,俨然成为一个过时的话题。进博会的汽车展馆中,氢燃料电池乘用车、氢能卡车、氢能中巴人气正旺,“绿色低碳”成为整个汽车展区主旋律之一。

  据悉,氢能被视为“21世纪最具发展潜力的清洁能源”。氢能社会也成为全球多个国家布局的重点,发展起步较早的是日韩与欧美。韩国计划到2030年形成以氢能为基础的经济体系,日本也计划在2030年成为首个实现氢能社会的国家。

  中国同样十分重视氢能的发展与应用。2020年3月国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》(以下简称“规划”)指出,氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向,并提出了2025年氢能车保有量达到5万辆的目标。

  作为经济支柱性产业的汽车行业,氢能汽车也成为产业发展的新风口。目前来看,丰田、现代与上汽集团以前瞻的创新科技成果,占据行业领先前三的地位。

  在国内布局氢能汽车的整车企业中,上汽集团旗下上汽大通可谓最先入局。《中国经营报》记者了解到,在行业对氢能汽车态度摇摆不定之时,上汽大通就坚决地布局氢能汽车。上汽大通率先克服了氢能汽车技术壁垒,目前已具备完全的氢能汽车研发、制造能力,并从整车企业层面带动氢能源汽车供应链转型发展,在国家氢能源汽车产业实现“从0到1”的质变中发挥了重要作用。

  坚持做“难而正确的事”

  政策风向掀起行业热度,在当下的汽车产业转型升级期,氢燃料电池成为继锂电池之后又一具有想象力的赛道。

  氢燃料电池汽车除清洁高效以外,还有加氢时间短、低温性能好、续驶里程长、不受锂钴镍资源限制等一系列优势,被认为是汽车产业高质量持续健康发展的重要解决方案之一。例如,在我国氢气资源丰富、秋冬季节0以下的北方地区,低温性能好的氢燃料电池汽车相比于电动车,理论上更有推广优势。

  然而,氢能汽车产业拥有超长产业链,即便是在利好政策托举下,整体产业也无法快速启动,需要产业链每个环节协同共进。由于氢能汽车技术瓶颈、制造成本高、氢能配套设施少等原因,很长一段时间内氢燃料电池汽车产品稀少,更没有形成规模化商业运营。

  在这样氢能汽车产业链雏形未见的情况下,上汽大通勇于做国内第一个啃硬骨头的整车企业,先于行业对氢燃料电池技术路线进行布局,牵动整个氢能汽车产业链发展。

  记者了解到,早在2017年,上汽大通就推出了中国首款商业化运营燃料电池宽体轻客、国内第一款运用全新准入标准的燃料电池轻客车型、国际首款燃料电池轻客车型FCV80,并率先完成商业化运营,成为行业的标杆。

  实际上,FCV80在上市前,便已收到超过100辆订单,上市后随即在抚顺、大连、青岛、长治等北方城市和上海、无锡、佛山等地提供日常运营服务,总运营里程超过550万公里。

  具体来看,在辽宁抚顺,FCV80在公开道路上进行商业化运营;在佛山工业园区,FCV80承担通勤职责,为园区提供接驳车的功能;在上海化工区,FCV80同样是作为通勤班车使用;在无锡,FCV80同样是在公开道路上正式运营,服务硕放机场至江阴客运站的客运专线。据悉,这些都是目前国内极少有的氢燃料电池车商业化运营的案例。

  国产化破解技术“卡脖子”

  氢燃料电池商用车的商业化运营,让行业认识到氢能汽车产业的应用潜力。但氢能汽车产业要真正进入爆发式增长的时期,仍需要克服一系列技术难题

  目前,在氢燃料电池汽车为代表的氢能源商业化应用案例中,氢气储存的主要途径是高压储氢瓶。在我国,氢燃料电池汽车35MPa的III型储氢瓶已经实现规模化运用,但70MPa的IV型储氢瓶却因技术难度大、工艺水平不成熟、制造装备相对落后等因素面临着诸多“卡脖子”难题,与国外相比依然存在差距。

  上汽大通率先打破技术“壁垒”,在2020年上汽集团氢战略发布会上推出了全球首款高端氢燃料电池MPV——大家MIFA氢。该车集上汽集团全球领先的第三代燃料电池技术于一身,兼具安全性高、加氢速度快、续航里程长、科技含量高等诸多优点。值得注意的是,这款车是全国首款70MPa乘用化车型,其采用的70MPa氢瓶供氢系统容量更大、质量更轻,电堆功率达到115kW,体积功率密度为3.1kW/L,处于世界领先水平。

  除了必须提升储氢能力和储氢安全,整车氢安全问题,也是氢燃料电池汽车发展中必须克服的、同时是终端消费者所关心的难点。相比于拥有百年技术沉淀的燃油车产业、和经过近十年发展的电动车产业,氢燃料电池汽车作为新兴产业还未形成完善的、体系化的安全标准。

  作为国内率先研究整车氢安全的企业,上汽大通完成了主动被动氢安全设计及验证,填补了多项行业空白,并参与起草了多项氢能源汽车国家标准,为氢安全国家标准的制定做出贡献。

  以已经量产的大家MIFA氢为例,在氢泄漏安全方面,上汽大通创新开发了一套氢安全测试规范,建立了氢泄漏仿真模型,有助于确立氢浓度传感器的最佳布置方案;车辆碰撞安全方面,上汽大通结合车型实际情况开发了一套一体式氢系统结构,采用双回路断氢冗余设计,实现了碰撞时毫秒级断氢、并保证氢系统的安全性,达到5星碰撞安全要求;车辆加氢安全方面,大家MIFA氢作为国内首例采用70MPa氢系统的车型,采用红外通讯技术实现车与站的智能互联,实时监测加氢过程中氢系统压力、温度、氢气浓度等状态,保证加氢安全。

  而这些氢泄漏、碰撞和加氢等方面的安全标准和技术成果,几乎可拓展应用至所有的氢燃料电池车型,成为氢燃料汽车行业“模范”。

  更重要的是,通过自主研发解决这些“卡脖子”难题,上汽大通作为整车应用端,牵动了上游供应链企业与下游配套服务进行氢能源技术转型,一定程度上推动了氢能源全产业链的技术国产化,促使整个产业有机会走到世界前列。

  应用落地,上汽大通氢装上街

  氢燃料电池汽车的技术链条已经打通,然而跑通商业模式才是形成市场规模、产业获得快速发展的基础。

  从纯电动汽车的发展轨迹我们可以看出,新型汽车产业要想获得健康的、可持续的成长,必须从政策引导转型到市场驱动,尤其需要获得私人消费市场的认可。氢燃料电池汽车能否形成规模化的关键,同样关乎私人消费市场。

  上汽大通在氢能乘用车商业化应用和示范方面,同样展现了作为大型国企的担当,在商业模式上给行业提供了宝贵的参考借鉴经验。

  继轻客FCV80商业化运营之后,上汽大通快速推进氢燃料电池MPV商业化运营落地。上汽大通创造性地开创“网约出行”的氢能源乘用车商业模式,让国家氢产业政策有切实落地的路径。2022年9月,大家MIFA氢正式上线享道出行平台,让“氢”走进普通民众生活。

  通过“网约出行”等创新性商业模式,大家MIFA氢从2022年开始大规模商业化示范运行至今,已示范运营500辆,在上海的示范总里程超 570万公里,单车最高示范里程达7万公里,创氢能源MPV之最。

  而随着终端市场的规模化发展,氢燃料电池汽车研发成本、配套设施建设成本、上游供应链技术制造成本都将进一步降低,从而降低终端市场的用车成本,形成产业链协同发展的良性循环。

  背靠集团,勇闯“无人区”

  有着雄厚汽车研发能力的上汽集团,为上汽大通氢燃料电池汽车的发展提供了一方沃土。

  作为国内的龙头车企,上汽集团在氢能领域早已进行了长足的布局。在FCV80推出前,上汽集团此前已连续16年坚持开发燃料电池车。上汽大通也在集团赋能下提前3年就启动燃料电池车FCV80项目,逐步在电堆、储氢、控制氢安全等方面掌握核心技术。

  记者了解到,上汽是国内率先实施“插电混动、纯电动、燃料电池”三条技术路线的车企,并实现自主掌控关键核心技术。在燃料电池汽车领域,上汽已经具备超过二十年的研发和产业化推广经验,基本上每十年一个台阶。

  2001年开始,上汽集团参与了国家“863计划”的燃料电池汽车研发项目。十年间,上汽集团完全掌握了燃料电池动力系统集成设计能力,并实现了燃料电池乘用车的样车工程化开发。

  而后在第二个十年,上汽集团通过对产业链的加快布局,完成了第二代燃料电池技术的可靠性验证,并开启了燃料电池电堆和系统国产化开发的序幕。通过对电/电混合动力系统架构设计的自主开发,完成了40kW—60kW的燃料电池系统产品在乘用车和商用车双平台的产业化验证。

  2020年,上汽集团基于第三代燃料电池技术的首款战略车型大家MIFA氢、同时也是全球首款燃料电池MPV问世,目前,其已经实现规模化商业运营。以大家MIFA氢的规模化商业运营为起点,上汽集团推动了其第三代燃料电池技术在乘用车、重轻卡、轻客、大巴等产品上的批量化应用,其中就包括上汽大通即将发布的全新氢燃料电池宽体轻客FCV90。

  据记者了解,上汽集团还将同宝武集团、上海机场集团、上海化工区、嘉定区等伙伴一起,助力“长三角氢走廊”“长江不断经济带氢能生态圈”等平台建设,牢牢把握国家和上海市政府提供的政策机遇,提高氢燃料制储运经济性,持续推动新基础设施建设。

  某种意义上来说,上汽集团是氢能汽车产业里勇闯无人区的一个尖兵队伍,它作为开路先锋承载着地方甚至国家能源转型的重大使命。而其中,队伍中打头阵的上汽大通,则从整车企业层面引领着氢能汽车在应用端的落地。

  不过,现阶段氢能汽车产业还存在诸多痛点,氢能汽车的发展成熟“任重而道远”。然而如果不尝试、不创新,永远也解决不了这些难题。上汽大通等先驱企业在摸着石头过河的过程中,不断遇到问题解决问题,就是为中国氢能汽车产业发展蹚出一条路,也为国家“双碳”目标的实现注入更多信心。

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