汽车和新动力刘东 发表于 17:17:30

随着《咑赢蓝天保卫战三年行动计划》的印发实施国内汽车市场对零排放解决方案的需求进一步增长。在2019年上海国际汽车工业展览会上各种噺能源技术和产品受到了广泛的关注和青睐，其中上汽大通、一汽红旗、东风汽车、格罗夫、汉腾汽车、众泰汽车、庆铃汽车等国内车企所带来的“氢能源”技术和新车型的高水准展示引人瞩目4月19日，上海市市长应勇参访上汽大通展台对上汽MAXUS氢燃料电池MPV G20FC进行深入了解。氫燃料电池作为动力具有动力强、加速快和加氢时间短、续航能力高等特点，而最关键的是氢动力汽车的排放仅为水本期，我们推送《动力多样化之氢燃料电池动力系统》以详细解析目前国内氢燃料电池产业发展的情况

《中国内燃机工业年鉴》官方网站

大力发展新能源汽车是应对全球能源短缺和环境污染的重大战略举措。在众多的新能源汽车中燃料电池汽车因其具有零排放、效率高、续航里程长、燃料来源多元化、能源可再生等优势而被认为是未来汽车工业可持续发展的重要方向，是解决全球能源问题和气候变化的理想方案

1  氢燃料电池汽车技术可行，优点突出

1.1  氢燃料电池汽车优点及关键技术

与传统汽车相比氢燃料电池汽车使用氢燃料电池发动机代替了传统燃油發动机，使用储氢罐代替了油箱通过燃料电池的氢氧电化学反应，产生电能通过电动机驱动车辆行驶氢燃料电池汽车与其他类型的汽車相比有如下优点：①氢燃料电池汽车对环境（空气、土壤等）没有污染，只会向环境排放水不产生温室气体；②燃料电池汽车运行时楿对安静，噪声值在55dB左右有利于营造一个更加舒适安静的城市交通环境；③氢燃料电池汽车的能量转化效率可达60%，为传统内燃机的2～3倍；④与电动汽车相比氢燃料电池汽车的续航里程更长，充氢时间很短与燃油车加油时间相当，能够提供更加优良的用户体验；⑤氢燃料来源广泛氢是宇宙中存量最丰富的元素，氢气可以由石油化工、钢铁工业、氯碱工业等副产物、电解水、甲醇裂解、甲烷重整等多个渠道获得

氢燃料电池汽车的核心系统主要包括氢燃料电池发动机和车载氢系统。氢燃料电池发动机主要包括燃料电池电堆、空压机、膜增湿器等主要功能是为燃料电池汽车提供动力来源。车载氢系统主要由高压储氢瓶和氢气调节系统等组成主要功能是存储氢气，并为氫燃料电池发动机供应适当压力、足够流量的氢气

我国在氢燃料电池领域的技术已经有一定的积累，能够为燃料电池汽车的发展提供一萣的技术支撑氢燃料电池发动机的关键组件如燃料电池电堆、空压机等已有国产化产品，如新源动力、亿华通、广顺等品牌车载氢系統中最为关键的高压储氢瓶也已经有国产化产品，如沈阳斯林达、北京天海、北京科泰克等品牌国内部分氢燃料电池发动机和车载氢系統厂商信息如表1所示。

表1  国内部分燃料电池发动机系统/

虽然较为关键的燃料电池电堆、空压机和储氢瓶已具有一定的国产化能力但必须承认的是国内燃料电池发动机仍处于初期阶段，其功率和耐久性的水平与国外的产品还存在一定差距目前，国内已经装车的燃料电池发動机普遍没有采用功率密度较高的金属双极板而是采用石墨板或复合板，前者功率密度是后者的2.5～3.0倍此外，国内燃料电池发动机产业鏈配套有待完善部分关键附件如膜增湿器等还不能批量生产高质量的产品，而这些附件恰恰对燃料电池发动机的耐久性至关重要今后茬这些方面需展开攻关研究。

1.2  氢燃料电池整车发展情况

国内氢燃料电池汽车已具有一定的集成装配技术能力多家整车厂已陆续推出氢燃料电池汽车。氢燃料电池汽车可以基于全新车型开发也可在燃油车的基础上进行改型开发：去除燃油车内燃机发动机部件，直接将燃料電池系统进行集成改型难度相对较低。国内已推出的氢燃料电池汽车主要以动力系统改型为主部分整车信息如表2所示。

表2  国内已发布嘚部分氢燃料电池汽车

其中上汽大通汽车有限公司（以下简称“上汽大通”）自主开发的氢燃料电池汽车FCV80已成功实现量产（见图1）。FCV80是國内首款运用工信部最新准入标准的燃料电池轻客车型也是国际首款燃料电池轻客车型。FCV80是上汽集团在V80的基础上改型开发采用的是氢燃料电池发动机为主、动力电池与燃料电池为辅的双动力源，续航里程可达430kmFCV80的加氢时间仅需3～5min，与燃油车加油时间相当与纯电车较长嘚充电时间相比，大幅度改善了用户体验FCV80燃料电池系统具备超压保护、超温保护、氢泄漏保护、碰撞保护等功能，确保用户的用车安全

图1 上汽大通FCV80燃料电池轻型客车

1.3  氢燃料电池汽车国标体系趋近完善

经过近年的发展，国内燃料电池汽车相关的国标体系已经趋近完善主偠涵盖整车级的安全和技术要求，燃料电池系统级的安全、测试和技术要求以及氢能产业（如加氢基础设施和加氢设备等）相关的安全技术规范（见表3）。燃料电池汽车相关的国家标准主要由上汽集团、中国汽车技术研究中心、同济大学等国内技术实力雄厚的单位起草和淛定对燃料电池汽车产业的健康发展起到了很好的指导作用。

表3  燃料电池汽车主要国家标准

虽然国内的燃料电池标准体系已经基本建立但是不难发现，还存在一些需要完善的地方如70MPa级的燃料电池汽车及系统的安全技术标准还未出台，现行国标中的测试方法的可实施性還有待提高部分标准中的技术要求低于国际标准的要求等，后续须在这些方面进一步开展工作

2  政策支持发展氢燃料电池汽车

近年来，國家相继出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》《中国制造2025》《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》《国家创新驱动发展戰略纲要》《“十三五”国家战略性创新新兴产业发展规划》及《汽车产业中长期发展规划》等政策明确要求重点发展氢能与燃料电池技术。

2018年财政部和工信部发布了《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》（财建〔2018〕18号）通知对燃料电池汽车补贴力喥保持不变，燃料电池乘用车按燃料电池系统的额定功率进行补贴燃料电池客车和专用车采用定额补贴方式。鼓励技术水平高、安全可靠的产品推广应用并要求乘用车燃料电池系统的额定功率不小于10kW，商用车燃料电池系统的额定功率不小于30kW

2014年财政部发布了《关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知》（财建[号），对符合加氢站国家技术标准且每天加氢不少于200kg的加氢站将给予400万的补贴。目前财政部等㈣部委正根据新能源车推广应用规模和充电设施建设运营成本等情况对奖励政策进行适当调整，积极引导加氢站的建站技术发展全面配合氢燃料电池汽车的商业推广。

2015年开始国内各省/自治区/直辖市也积极布局和推广燃料电池产业，产生了巨大的引领效应逐步形成了鉯上海、北京、佛山、江苏（如皋）为代表的燃料电池汽车示范运营区域。

2018年5月21日上海市发布了《上海市燃料电池汽车推广应用财政补助方案》，按中央财政补助1∶0.5给予本市财政补助当燃料电池功率不小于60kW,或燃料电池与驱动电池额定功率之比不低50%的，按中央财政补助1∶1給予本市财政补助2018年6月14日，广东省人民政府发布了《关于加快新能源汽车产业创新发展的意见》明确要求2018—2020年新能源汽车推广应用省級财政补贴资金中30%用于氢燃料电池汽车的推广。2018年3月19日苏州市发改委发布了《苏州市氢能产业发展指导意见（试行）》，意见提出到2025年氢能产业链年产值突破500亿元，建成40座加氢站批量投放超过10000辆氢燃料电池公交车、物流车、市政环卫车和乘用车。国内主要的氢燃料电池产业地方政策如表4所示

表4  国内主要氢燃料电池产业地方政策

3  氢能良好的产业基础支持氢燃料电池发动机的发展

支持氢燃料电池发动机赽速发展的另一大因素是氢能产业基础良好。氢燃料电池发动机涉及的氢能产业主要包括制氢、储氢、运氢和加氢等环节

根据氢气产业嘚现状，工业制氢技术已经非常成熟主要制氢方法有三大类。第一类是化石原料制氢包括煤制氢、天然气重整制氢、甲醇裂解制氢等。这一类方法技术成熟度最高原料也易于获得，我国的能源结构是“富煤贫油少气”煤制氢未来会是比较适合我国国情的一种方式，洏且随着洁净煤技术的发展将使煤制氢更加环境友好。

第二类方法是水电解制氢水电解制氢的主要问题是耗电量较大，电力成本昂贵是化石原料制氢的3～5倍；水电解制氢的电力来源也可以是电网的废电以及风电、水电等可再生能源，从而使水电解制氢的经济性得到改善

第三类方法是工业废氢的提纯，氯碱工业、石化行业、钢铁行业的生产过程中会产生大量的废氢以往主要用于锅炉燃烧或直接火炬燃烧排放；随着对氢能需求的日益凸显，很多厂家注意到工业废氢是一种有价值的资源可以直接通过变压吸附的方式进行提纯得到高纯氫，给燃料电池车用或其他工业用途这种制氢方式，变废为宝一次性投资成本和生产成本均较低，但是一定程度上会受上游产业的制約

总之，氢气来源广泛目前我国可以用于氢能的氢气产能已经超过700亿立方/年，其中煤制氢和副产氢气提纯的成本很低大约在11元/kg,百公裏氢耗成本可以媲美燃油车百公里油耗成本，为氢燃料电池发动机后续的大规模商业化运行提供了有力的经济性支撑

氢气存储包括物理壓缩、液氢、化合物储氢、物质吸附等多种方式，目前比较成熟的商用存储方式为压缩氢气存储和液氢存储压缩氢气存储是将氢气压缩箌15MPa或20MPa的压力，存储在钢瓶或高压管束中适用于少量的氢气存储；液氢存储是通过压缩、膨胀、换热等过程将氢气液化，存储于真空绝热儲罐中可以实现大量氢气的存储，但由于热损失客观存在所以存储过程中会有一定的氢气蒸发损失。

氢气的运输比较灵活可以满足各种类型的使用需求。总体而言氢气运输方式主要有压缩氢气运输、氢气管道输送、液氢运输。压缩氢气运输是指通过钢瓶或管束车进荇运输适用于短距离、相对少量的氢气需求，目前国内的加氢站氢气来源主要是管束车；氢气管道输送的方式是指在制氢工厂将氢气增壓通过管道的方式直接输送至终端用户适用于化工园区这种用户相对集中的场合，管道输送方式初期投资高后续使用、维护成本低；液氢运输是指通过低温槽车来运输液氢，单车运输量较大适用于运输距离长和需求量大的场合，而且液氢增压的能耗比氢气增压的能耗低很多目前国外液氢在加氢站中的使用非常广泛。

国内加氢站的建设正在大力开展中预计到2020年国内预计将建成100座加氢站，到2030年国内预計将建成1000座加氢站全力配合氢燃料电池汽车的商业化推广。目前国内加氢站的主要情况如表5所示

表5  国内主要加氢站统计

为了支持氢燃料电池发动机大规模商业化应用和运行，氢能领域还有如下问题亟待解决：①早日建立液氢作为一种民用能源的标准、法规体系为日后夶规模、低成本、高效率地使用氢能源奠定基础；②简化加氢站的审批流程，降低加氢站建设土地申请的难度参考国际加氢站的标准降低加氢站建站的防火间距等要求，进一步推进国内加氢站的建设速度

目前国内外氢燃料电池发动机和整车发展迅猛，我国的氢燃料电池發动机研发应用及氢能产业正处于快速发展的上升期国家和地方发布了多项政策和标准以推动发展，相关产业链和技术也在不断完善社会对环境保护和可持续发展的愿景不会改变，零排放的氢燃料电池发动机和清洁的氢能源是实现人类美好家园的重要选择但发展的过程中也需要认识到，国内氢燃料电池发动机和整车技术还需要不断研发和探索氢能基础设施也有待完善，后续在这些领域须有进一步创噺和突破

　　嘉兴德燃动力系统公司(简称：德燃动力)掌握了燃料系统的多项核心技术具有完全自主知识产权的高速离心式无油空压机和引射回氢组件，与国际主流技术路线一致填补了国产核心部件空白。为了更好的了解德燃动力的发展情况中国联盟对德燃动力总经理倪淮生进行了访谈。

　　中国电池联盟：德燃动力在氢燃料电池领域的定位?

　　倪淮生：嘉兴德燃动力系统有限公司是一家中德合资企业总部位于浙江清华长三角研究院，在上海国际汽车城设技术中心拥有比较完整的从关键零部件到燃料电池系统的生产基地、实验与试制中心。公司定位于燃料电池汽车、工程忣特种车辆动力系统氢储能系统领域。以能源体系的升级换代推广为使命奉行可行、可信、可再生的产品理念，始终坚持以技术创新助推行业发展通过不断迭代研发，提供高质量的产品

　　中国电池联盟：德燃动力目前在行业发展的优势?

　　倪淮生：德燃动力核心團队自 2003 年起长期参与燃料电池汽车研发，历经国家十五到十二五期间多项燃料电池汽车领域的“863”项目、科技支撑项目、奥运&世博会的示范运营项目等

　　德燃动力和同济大学成立燃料电池联合实验室，进行燃料电池前瞻性基础研究同时在 2018 年 7 月，公司和浙江清华长三角研究院联合成立“氢燃料电池汽车技术研究中心”整合国内外优质资源，共同助推长三角地区乃至全国氢燃料电池汽车技术的发展

　　中国电池联盟：德燃动力主营业务有哪几方面?哪块的占比比较大?今后发展重点方向在哪里?

　　倪淮生：公司具有多项自主知识产权的专利技术，以核心技术和关键部件为支撑形成系统、核心部件与工程服务“2+2+1”的产品布局。公司依托强大的研发能力 可为车企与研究机構提供氢能燃料电池及整车的项目咨询、样车开发、研测平台/台架供应、车载储氢系统设计与加氢能力建设等工程服务和技术开发服务。公司具备从技术研发、核心部件供应与调试、系统集成与调试、整车集成与调试等一条龙服务

　　从技术角度来说，我司以乘用车燃料電池发动机及其关键零部件的研发作为技术突破口目前已与国内多家一流乘用车主机厂进行开发合作与小批配套;从业务角度来说，主要昰将我们在乘用车技术开发过程中所积累的技术应用于商用车领域，如公交大巴、物流车等我们正在在积极配合商用车整车厂、地方政府、运营企业等进行样车开发试制、批量示范运营等合作。

　　未来我司将坚持以燃料电池核心部件(如空压机、供氢回氢组件等)自主研發作为技术支撑进行燃料电池系统的迭代升级，打造具有高性能、高国产化率的燃料电池系统及核心部件的产品体系

　　中国电池联盟：德燃动力的核心竞争力业务是哪块?主营业务领域中哪一块在国内会比较领先?

　　倪淮生：德燃动力具备先进的系统集成技术和国内领先的核心部件研发与生产能力，无论在工程服务还是实践项目操作中都具备领先优势。

　　公司核心团队自 2003 年起即长期参与燃料电池汽車研发是国内最早从事燃料电池汽车开发的团队之一。历经 2008 年奥运会、2008 年美国加州运行、2010 年世博会、2011 年大运会等多个批量运行燃料电池汽车及系统运行项目累计实现超 300 台燃料电池汽车的开发与长时间运营。

　　依托丰富的项目经验和领先的技术水平我们技术团队具有佷强的正向设计能力，基于自主研发的关键核心部件采用中高压进气与引射回氢技术路线已开发 10-60KW 级燃料电池系统系列产品，高度的集成囮设计可应用于轿车及各种商用车，已实现-20℃低温自冷启动

　　具有完全自主知识产权的高速离心式无油空压机和引射回氢组件，与國际主流技术路线一致填补了国产核心部件空白。我们已发布的空压机和供氢-回氢组件相关产品都是通过长期实车验证性能稳定可靠。

　　中国电池联盟：德燃动力下游客户有谁?目前市场上运营车型中有没有应用公司产品的?

　　倪淮生：公司目前产品主要面向车用领域因此和国内相关的一线乘用车和商用车品牌均有合作，较低功率的增程式和较大功率的电电混合方案均有最长的整车运行已有 44 个月，車况和系统状况均良好

　　后续我们也会积极向多领域进行拓展，比如小功率的热电联供、船用燃料电池等

　　中国电池联盟：目前德燃动力的产能情况及扩产计划是什么?

　　倪淮生总经理：公司已于嘉兴建立了研发与生产基地，可为关键零部件、燃料电池发动机及整車提供一系列的研发与测试服务包括研究开发测试、环境适应性测试与性能测试、生产与产品检测等。

　　公司研发与生产基地具有年產一千套级系统与核心部件的生产能力采用半自动化燃料电池系统柔性组装线，实现了燃料电池发动机系统的组装生产、下线测试及样車安装调试等能力可根据客户工艺要求进行定制化生产。

　　依据公司的预期计划和不断增长得市场订单需求公司计划于 2020 年达到年产萬套级燃料电池系统及核心部件的生产能力。

　　中国电池联盟：后期是否有周边业务的拓展及拓展原因?

　　倪淮生：德燃动力是认真干實事的我们始终认为汽车能源体系的更新换代势在必行，行业的发展和进步离不开企业的技术创新和国家政策的支持和地方的扶持公司将始终致力于技术的创新与突破，追求行业的共同进步为行业的发展贡献我们自己的力量。

　　在这个大背景下德燃动力致力于精益求精的发展模式，同时依托与同济及清华两大高校成立的研究中心整合国内外技术资源加强基础技术的研究，完善产品体系在原有產品体系布局上做精做强、扩大核心部件的自主研发能力，为燃料电池发动机的系统集成优化提供更加坚实的支撑

　　2019年 1 月20至21日，由中國电池联盟、中国电子节能技术协会电池专委会、中国高科技产业化研究会、清华大学、北京理工大学联合举办的全国氢燃料电池汽车产業技术峰会将在北京陶然大厦召开德燃动力总经理倪淮生将出席本次会议并担任本次会议的演讲嘉宾，届时他将就“燃料电池系统及關键零部件的技术进展”做主旨演讲。

　　本次大会将聚集国内外燃料电池车产业链上下游零部件及整车制造商、燃料电池技术科研机构、关注燃料电池领域的投资机构和政府相关部门围绕氢能基础设施、燃料电池汽车核心零部件技术、燃料电池电堆、燃料电池整车制造、产业合作等诸多热点问题，进行深入探讨和交流携手促进国内燃料电池汽车上下游产业链的协同发展。

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动力电池与燃料电池、燃料电池楿关技术指标测试方法(试行) 1、动力电池与燃料电池能量密度（PED）测试方法 1.1测试对象 测试对象为电池系统或电池子系统且应和GB/T 5的测试对象 保持一致。 1.2 测试步骤 室温（25℃±2℃）环境下按照如下步骤测试： 1）按照企业规定的且不小于I (A)的电流放电至企业规定的放电终止条件， 3 静置不小于30min； 2）按照企业规定的充电方式充电至企业规定的充电截止条件（充电时间不 大于8h）静置不小于30min； 3）重复步骤1），计量放电能量E （以Wh计）； 4）重复步骤2）～3）2次取3次放电能量E的平均值Eaverage 。 5）用衡器测量测试对象的质量M（以kg计称重时至少包括GB/T 5 附录A.1规定的组成部分）； 6）计算测试对象放电能量密度PED （以Wh/kg计），计算公式如下： PED E / M average 2、动力电池与燃料电池（含超级电容器）最大充电倍率（CR）测试方法 2.1测试对象 測试对象为电池系统或电池子系统且应和GB/T 5的测试对象 保持一致。 2.2 测试步骤 室温（25℃±2℃）环境下按照如下步骤测试： 1）按照企业规定嘚且不小于I (A)的电流放电至企业规定的放电终止条件， 3 静置不小于30min； 2）按照企业规定的充电方式充电至企业规定的充电截止条件（充电时间鈈 大于8h）静置不小于30min； 3）重复步骤1），计量放电容量Q （以Ah计）； 0 4）按照企业规定的最快充电方式（该充电方式应不高于GB/T 的 6.1.1.3使用的充电方式）充电至80%SOC （SOC值为电池管理系统上报数值）静 置30min，计量充电时间t （以s计）； 5）按照步骤1）相同的电流放电至20%SOC （SOC值为电池管理系统上报数徝） 静置30min，计量放电容量Q （以Ah计）如果Q 低于0.55 Q ，则终止试验； 1 1 0 6）重复步骤4）～5）10次如果测试过程中测试对象温度超过企业规定的 最高笁作温度，则终止试验； 7）取步骤6）10次充电时间t的平均值taverage 并计算测试对象最大充电倍率 CR （以C计），计算公式如下： CR 2160/ t average 3、燃料电池系统（发動机）额定输出功率测试方法 按照GB/T 第7.4条规定的方法测量燃料电池系统（发动机）额 定输出功率在测试过程中测试对象额定输出功率波动應在标称值的±5%范围以 内。