氫藍(lán)時代寥龍飛：燃料電池系統(tǒng)多場景應(yīng)用
深圳市氫藍(lán)時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是產(chǎn)業(yè)背景。第二，氫藍(lán)時代的研發(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課題，其中重卡在碳方面占的比較多，我們看第一個圖，第一個圖重卡的保有量占到接近7%，在右邊第二個碳排放之中占到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)歷了三個方面一個是初步發(fā)展，市場推廣，在2021年至今已經(jīng)進(jìn)入一個快速發(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)。 第二個方面我們看一下從這幾個圖，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，可靠性和穩(wěn)定性方面降本。
我們看右邊這個圖，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。
第二個方面，結(jié)合氫藍(lán)時代的一些工作，自己的研發(fā)實(shí)力進(jìn)行，目前氫藍(lán)時代已經(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個方面來說，一個是戰(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布局，主要任務(wù)就是從以上4個方面進(jìn)行研發(fā)。 這是我們做的一些電堆的測試報告，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安培的時候達(dá)到了1.35千瓦，在冷啟動壽命達(dá)到了2500小時，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)時代主要做了這么幾個工作，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，主要從三個方面，一個是系統(tǒng)多維度計算，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)的提升這個方面。
值得一提的是在壽命提升方面，金屬板做到25000小時，石墨板已經(jīng)達(dá)到了15000小時。另外一方面在模型和檢測方面，因?yàn)樽隽舜蟮姆抡?，在檢測方面主要是進(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)是打造一個高性能、低成本、可靠的燃料電池系統(tǒng)。
在氫藍(lán)時代的測試系統(tǒng)來說，這個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，也是比較好的一個條件，目前測試中心已經(jīng)有2個150千瓦，2個200千瓦和1個300千瓦的測試臺架，基本上滿足的燃料電池系統(tǒng)的各個方面測試。 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，也是一個比較重要的話題，目前主要從這么幾個關(guān)鍵問題來說，一個是低溫冷啟動壽命敏感性研究，一個是關(guān)機(jī)氫泵效應(yīng)膜電極的還原研究。 第三個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個應(yīng)用場景，下面我一一介紹。 目前氫藍(lán)時代已經(jīng)打造了首個氫能產(chǎn)業(yè)示范港，在深圳的西部采用的是氫藍(lán)時代目前鯤系列132千瓦的系統(tǒng)，第二個就是在深圳的東部，目前有氫藍(lán)時代深圳巴士、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年的時候搭載著氫藍(lán)時代的鷹系列50千瓦系統(tǒng)，已經(jīng)在佛山成功運(yùn)營，在2021年的時候氫藍(lán)時代的鵬系列80千瓦在南京，大家看到這個圖是氫藍(lán)時代的系統(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。 這個是交付給騰訊的60輛氫燃料電池車，這個是氫藍(lán)時代配套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。
第四個方面，氫能特種車的示范，目前主要有這么一個，一個是鋼廠內(nèi)的渣車，還有目前中冶寶鋼與氫藍(lán)時代以完成聯(lián)合團(tuán)隊的組件，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。
值得一提的是上個月氫藍(lán)時代獲得全國級的認(rèn)證，試圖在全國首個兆瓦級的燃料電池示范已經(jīng)列入深圳市2022、2030重大項目。 最后一個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)電的項目。另外還有一個是甲醇和冷電的聯(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)時代，深圳市氫藍(lán)時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)計規(guī)模達(dá)到500多人，公司是在2018年成立，2019年的時候推出第一款系統(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)時代的系統(tǒng)主要用于兩方面，一個是動力系統(tǒng)，一個是電力系統(tǒng)，剛才已經(jīng)提到動力系統(tǒng)包括交通的各個場景，船舶、動力、重卡等，電力系統(tǒng)主要還是從這三個方面，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。 下面這個是剛才已經(jīng)提到六大系統(tǒng)。 氫藍(lán)時代作為深圳市的一個氫能的骨干企業(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目，我們也有院士團(tuán)隊，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省有一個揚(yáng)州氫藍(lán)時代，我們也拿到大量的政府的一些項目。
最后氫藍(lán)時代試圖打造全產(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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