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亿华通:人间“氢”醒背后的隐形冠军

日期:2022-06-10    来源:汽车纵横AutoReview

国际氢能网

2022
06/10
10:24
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关键词: 亿华通 氢燃料电池 电池系统

历经数年,人间“氢”醒。两场盛大体育赛事,1000多辆氢燃料电池汽车,集中应用规模前所未有。这场示范背后,亿华通等产业链上的自主力量正不断积累探索经验,为下一阶段推广蓄力。

9000多辆燃料电池汽车在全国62座城市中迎来送往、运输清扫。自2016年以后,氢燃料电池汽车逐步从技术探索阶段进入示范推广阶段,国内已经具备支持万辆级示范的产业基础。

中汽协统计数据显示,2022年3月,氢燃料电池汽车销量达367辆,同比增长520.0%;一季度累计销售738辆,同比增长近4倍。另有长江证券的报告显示,燃料电池总装机功率也随之快速增长,一季度为37.4MW,同比增长47.16%。其中,亿华通的销量为80套,市占率接近1/5;功率总销量为8,425kW,市占率22.52%,系统销量和功率销量均为第一。亿华通2021年年报显示,无论是销售数量还是功率销量,亿华通在燃料电池系统市场占有率均位居行业第一,市占率近3成。

自主力量崛起

这家成立于2012年的本土科技企业,是国内为数不多的实现燃料电池发动机系统批量化生产的供应商,已经于2020年8月在科创板成功上市,是行业内的氢能第一股。

十年磨一剑。亿华通的成长史,在某种意义上正是中国氢燃料电池汽车产业链上自主力量不断壮大的缩影。

自2012年成立起,亿华通开始专注于设计、开发和制造燃料电池系统及核心零部件电堆,产品主要面向商用车领域。

历经多年的探索与示范,包括亿华通在内的一批中国本土企业逐渐掌握了燃料电池及核心零部件自主化开发核心技术。从起步初期大量采用进口部件组装,到如今自主水平大幅提升。

特别是近两年,一个可喜的现象是,氢燃料电池发动机系统零部件,如电堆、空压机、循环泵等均实现了国产,并且参数性能表现良好。电堆中的双极板、膜电极、碳纸、质子交换膜等已经基本实现国产化,质子交换膜、碳纸等正在进行批量化验证;在车载氢系统方面,高端碳纤维基本实现攻关,部分高压管阀件也有企业重点攻关;当前攻关重点是质子交换膜、催化剂、气体扩散层等基础材料以及BOP辅件里的传感器、芯片、碳化硅等,目前这些尚依赖进口;在基础材料等领域,国产化产品正在测试验证,预计2-3年内可实现国产化替代。

不止是车辆,在加氢站设备应用上,有数据显示,截至2021年底,全国共建成230座加氢站,同比翻倍,以站用压缩机为例,已建成的加氢站当中,60%以上采用自主化压缩机。

目前,国内燃料电池自主化产业生态体系基本建立,供应链已基本形成,且具备批量供货能力,发动机核心零部件已实现100%国产化替代,以亿华通为例,新一代石墨板燃料电池发动机系统级零部件中除个别传感器外,其他部件均实现国产化替代。

国货光芒初显

在技术水平特别是性能指标上,同2016年对比,氢燃料电池产品在功率密度、低温启动能力、经济性等方面也已取得明显进步。

以亿华通为例,其2021年报显示,亿华通具体围绕燃料电池系统的环境适应性、耐久性、可靠性、能量转换效率、经济性及安全性等核心技术指标开展研发活动。2020年,亿华通上市时主打产品仅有三款(30kW、40kW和60kW),截至目前已经有全系列共8款产品在售或即将发布。

2021年,亿华通完成了两款新一代高功率燃料电池系统产品G120和G80Pro的研发,进一步提升了系统额定功率,且产品性能更为成熟稳定。特别是当年12月,亿华通率先向市场发布240kW型号,这是国内首款额定功率达到240kW的车用燃料电池系统,这款产品的一大亮点是实现了燃料电池系统气、空、水、热、电等核心元素的高效协同控制,且多项核心参数指标取得了重要突破。

在其他部件上,亿华通已完成温控、水泵测试台、空压机测试台及引射器测试台的搭建,还有引射器及DC部件的开发、电堆及增湿器性能优化测试、70MPa氢系统样机研发等,并通过系统测试,达到氢安全性能指数指标。

在前瞻技术上,亿华通完成了大功率燃料电池系统用膨胀机样机开发及引射器回流流量预测的研究。

在可量产的技术应用方面,北京亿华通科技股份有限公司常务副总经理于民介绍说,亿华通2021年量产的G120产品额定功率120千瓦,质量功率密度701瓦/公斤,可实现零下35度低温启动,产品性能在本次冬奥交通保障中得到充分的验证,对产业降本起到极大的促进作用。

亿华通自主大功率氢燃料电池发动机系统

此次时间跨度近两个月的冬奥会及冬残奥会不仅是大型寒区赛事,更是我国首次在大型国际赛事上启动千辆级燃料电池汽车规模化应用。于产业而言,这是一个大型实战演习,一次对全产业链特别是自主企业产品、服务及响应速度的全面考核。

统计数据显示,2022年北京冬奥会及冬残奥会期间,北京、延庆、张家口三大赛区累计投放氢燃料电池接驳车辆2000多辆,其中冬奥会共启用1200辆,冬残奥会投入800多辆,累计运营320多万公里,减碳2600吨。在这些车辆中,冬奥会张家口崇礼赛区大多数氢燃料电池客车采用了亿华通系统、神力电堆、金士顿空压机等自主零部件。其中,搭载亿华通系统的车辆超过700辆,搭载车型占比64%,运营里程260余万公里,占比81%,减碳2200余吨,占比85%。

崇礼、延庆赛区对氢燃料电池汽车的考验主要在于,气温低至零下二十多度,赛区海拔高,坡陡,弯道大,路面有冰雪覆盖,给通勤接驳工作带来了极大难度。

于民表示,针对这种极寒场景,亿华通研发了电堆水-热-气全工况自适应控制技术,突破了宽温-湿-压环境下电堆流道水双闭环控制方法,攻克了-30℃极寒工况石墨双极板燃料电池系统冷启动的难题,应用梯度化传热技术和电化学快速产热技术,突破石墨板的低温启动极限。有效提高了燃料电池汽车在北方极寒天气下的环境适应性。

探索快速降本

清华大学车辆与运载学院院长李建秋指出:“十三五”期间,我国氢燃料电池在技术上进步很大,在能量密度、低温适应性、耐久性等关键技术、产业链培育、成本等方面取得很大突破,基本上具备了商业化的可行性和能力。他预计,经过5年的技术攻关与产业培育,氢燃料电池汽车有望迎来产业化爆发。到2025年,氢燃料电池的成本会大幅下降,耐久性会达到2万-2.5万小时,基本实现与整车同寿命,同时基础设施、关键零部件等产业链也会有很大发展。

在未来5-10年这个重要窗口期,五部委启动了一场重要示范推广应用行动。2020年,《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》正式出台,京津冀、上海、广东、河北、河南五大城市群入围并开始示范,本次示范将至少有38个城市参与。通过万辆级的示范拉动,氢燃料电池汽车产业将进行相关基础材料、关键零部件和整车产品的全面研发突破及产业化应用,为未来更大规模及更广泛领域的推广应用夯实基础。

于民表示,目前,我国燃料电池汽车已经实现了从技术验证到商业化应用的转型。未来,随着新一轮示范政策的推进,商业化进程将更快。经过后续四年的示范,燃料电池汽车专用部件有望实现完全自主。

规模化推广加上供应链的全面自主化,将快速降低氢燃料电池汽车的生产及运营成本。

作为目前国内氢燃料电池系统领域的头羊企业,亿华通在降本方面的主要思路是,一方面从整合集成、变更材料等维度出发,在提升性能的同时,推进技术降本。于民举例指出,亿华通在新一代产品上采用脉冲引射方案,替代传统氢气循环泵,不仅降低了系统的重量,也使单台成本降低2万多元。另一方面,加速规模化也是实现降本的有效途径,根据美国能源部测算,当燃料电池发动机年产量达到50万套时,成本可以下降至45美元/千瓦,与传统内燃机成本相当。

据了解,在规模化生产能力上,亿华通已拥有半自动化燃料电池系统生产线,具备年产2000台/年的产能,其控股子公司上海神力拥有年产能1000台/年电堆的生产线。此外,公司张家口二期项目也将于2022年8月预计投入生产,产能将由2000台/年提升至10000台/年。这种规模化效应将大幅降低生产成本。

为推动更大规模的应用,于民建议,应建立可复制的绿色产业生态。据他介绍,目前张家口的做法和经验可供其他城市参考,在当地政府的大力支持下,张家口氢能产业以丰富的风电资源为基础,将绿电资源与绿氢技术相结合,通过有效的市场拉动,快速完成了集制氢、加氢、氢能装备制造及氢燃料电池汽车应用为一体的产业生态的搭建。

截至目前,亿华通燃料电池系统已经在全国16个城市,为超2000辆路上行驶的燃料电池汽车提供动力,累计运行里程9000万公里,单台最高行驶里程超过20万公里。

中国电动汽车百人会副理事长、中科院院士欧阳明高曾指出,氢能技术链条长、难点多,现有技术经济性还不能完全满足实用需求,亟需从氢能制备、储运、加注、燃料电池、氢储能系统等主要环节创新突破,重点突破“卡脖子”技术。以上种种,均是国内氢燃料电池汽车产业链上的自主企业正在研究的重要课题。“亿华通们”如何抓好未来数年的窗口期,还面临很多挑战。


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