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氢风徐来:福田汽车探路“零碳”商用车

财富FORTUNE

2022-06-23 23:58

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编者按

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离2022年春节只剩下10天的时候,杨彪带着一支39人、平均年龄28岁的团队,来到了京城西北的延庆。对于他们中的不少人来说,接下来的挑战不止是第一次在外过年,而是16天后将要召开的北京冬奥会。往后的63天,他们将接受“闭环”管理,参与延庆赛区的通勤和货运保障工作。杨彪团队隶属于北汽福田汽车股份有限公司(以下简称福田汽车)。这家国有控股企业共计派出1600余辆客、卡车服务于冬奥会,而杨彪团队的工作更具挑战性,因为需要他们保障的212辆车,是首次规模化投入运行的“新物种”,有着不一样的“内心”——动力既非来源于汽柴油,也不是蓄电池,而是氢。所谓“氢能源”汽车,一般指的是氢燃料电池车。其工作原理可简单理解为:通过吸取大气中的氧气,在燃料电池反应堆里与氢气进行化学反应,从而提取电离子,再升压为车辆驱动用的电力。低温状态下难以启动和电力衰减,一直是新能源汽车的“拦路虎”,这也是杨彪最为担心的事。“延庆和张家口赛区地处山区,加上极寒天气,通行环境比较复杂,最怕出现‘打不着火’和‘趴窝’的现象。但最终氢燃料电池汽车经受住了考验,爬得了山路、跑得了长距离,在低至零下二十几度的气温下依旧平稳运行。我们圆满完成了零失误、零故障、零风险的‘三零’工作目标。”早在2008年北京奥运会,3辆福田氢燃料客车就展开了示范应用。14年后的冬奥会,在延庆和张家口两地部署的氢燃料车总数增加到了515辆,创下氢燃料汽车服务国际赛事规模最大、车型数量最多的纪录。北汽福田汽车历经跨越双奥周期的探索,使得氢成为冬奥客货运的主力能源,氢燃料汽车实现了规模化应用和产业化突破。

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在元素周期表中排位第一的氢,作为能源的诱惑力显而易见。它是最轻的气体,也是最丰富的资源,在宇宙的普通物质中,氢的含量大约占了75%。此外,氢的发热值极高,是汽油的3倍、焦炭的4.5倍,是一种仅次于核能的能量来源。最关键的是,当氢通过氧气助燃时,它会产生无害的水蒸气,而不是二氧化碳,其实际的温室气体排放量为零,因此被誉为“终极清洁能源”。“为冬奥赛事提供保障工作的福田欧辉客车,排出的尾气是水蒸气,是完全的‘零碳’排放。以BJ6122车型为例,如果按每辆车每天行驶400公里计算,每辆氢燃料客车可减少的碳排放量大约有231公斤。”福田汽车研发副总裁鹿政华说。鹿政华介绍,这款福田欧辉客车配备150KW大功率燃料电池发动机和70MPa氢系统,采用了世界领先的干膜技术燃料电池及氢-电-碰撞多重耦合技术,车辆装载全气候耐极寒动力电池,可实现零下30度极寒低温启动和零下40度低温存放和停机自动保护。同时,加注一次氢气仅需10-15分钟,即可续航600公里,能为赛事提供长时间、多频次的接驳服务。“这次冬奥会的示范应用,说明中国氢燃料电池汽车的关键技术已经取得突破,并且在某些应用场景中已达到世界领先水平。”清华大学车辆与运载学院教授杨福源说。早在2018年,全国政协副主席、原科技部部长万钢便在《人民日报》撰文指出:在量大面广的远程公交、城市物流、长途运输等市场,纯电动汽车尚不能满足需求,应及时把产业化重点向燃料电池汽车拓展。

商用车是氢燃料电池汽车应用的首选场景。作为燃油消耗和污染大户的商用车,以仅占20%的汽车保有量消耗了51%的汽柴油,同时制造了56%的道路交通碳排放。汽车行业想要为国家已定的“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”的目标贡献力量,商用车的低碳转型至关重要。过去几年,电动汽车在与氢能汽车的竞争中抢得先机。大型汽车制造商大多推出了电动车型,其中一些还承诺今后只生产电动汽车。并且各国政府也纷纷斥巨资建设充电网络。但是,对于长途客货运等化石燃料消耗巨大且不太容易接入电源的运输系统而言,氢能可能是降低碳排放的关键所在。在不远的将来,氢很可能取代汽柴油,成为卡车、客车等商用汽车的最主要动力来源。作为国内最早从事氢燃料电池车辆开发的企业,福田汽车于2006年联合清华大学承接国家“863计划”,并率先完成氢燃料电池商用车技术积累、示范性运营。2019年,福田汽车“氢燃料电池客车关键技术及应用”项目,获得“中国汽车工业科技进步一等奖”。

鹿政华表示,不同的技术路线适用不同的场景,续航500公里以上的城间中长途客运和中长途干线物流,是氢燃料电池商用车首选场景。一方面,商用车的体积、载荷较大,采用氢燃料电池汽车可以减少额外负担的电池重量;另一方面,氢燃料加注时间短、续航里程长,在运输距离较长的商用场景下具有比较优势。此外,商用车的行驶路线相对确定,更容易布局加氢站。目前,福田汽车已推出轻卡、中重卡到客车的全系列氢能源商用车,覆盖城市物流、冷链、环卫、中长途客运和物流等多种应用场景。“我们对于氢燃料商用车的销售目标,是2023年达到4000辆,2025年达到1.5万,2030年累计实现20万辆。”鹿政华说。

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集中在冬奥会期间展示氢燃料电池汽车,一方面体现了中国对扩大氢能源应用场景的决心,另一方面也让外界对氢燃料电池汽车的前景充满了想象。但必须承认,氢能源汽车的发展仍处在早期阶段,其产业化道路面临诸多

福田氢燃料电池汽车助力“绿色冬奥” 图片来源:福田汽车

此前最不看好氢能源汽车的人,当属特斯拉创始人马斯克。他曾在社交网络发帖,运用谐音梗把Fuel cells(燃料电池)称为Fool sells(愚蠢交易)。氢的气候友好程度,取决于它从哪里来,即生产氢气采用的是何种能源。以生产过程是否排放二氧化碳为标准,技术人员将氢气分成灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢是通过煤炭、石油等燃烧产生的氢气,生产过程有着巨大的碳足迹。蓝氢同样使用化石能源生产,但是过程中产生的二氧化碳被捕获或再利用。绿氢则来自用可再生电力将水分解成氢原子和氧原子,因此完全没有碳足迹。目前,我国氢气主要来自化石能源,尤其是煤炭,氢源结构呈现“以煤为主”的特点,绿氢比例仅占1%。对氢能源汽车持反对意见的人士由此认为,氢的制备过程存在大量能源损失和污染物排放,再去制造所谓零碳排放的氢燃料汽车,这种模式可谓“多此一举”。

基于当前氢源结构发展氢能,不仅与能源转型、节能减排的初衷南辕北辙,还将造成“越发展、越耗能、越污染”,甚至还会出现“生产地污染、消费地清洁”的现象。福田汽车党委副书记吴海山认为:目前电力的重要来源是火力发电,纯电动汽车所采用的能源,也很难称得上完全清洁。国家未来将加大水、风、光发电的比例,用清洁电力再制氢,这是可持续发展的一个重要方式和途径。简而言之,氢是一种清洁燃料,但前提是它必须以清洁的方式生产。随着可再生能源更多的应用于氢气制取,及氢气运输技术的提升,氢能源汽车的全生命周期碳排放将继续降低。实际上,国家政策层面对更清洁的氢能源早已做出安排。今年3月,国家发改委印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确了氢能源行业的发展目标,其中最重要的两点是:到2030年,形成较为完备的氢能源产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系;到2035年,形成氢能源产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元应用生态。

对于氢能源行业来说,这一规划具有里程碑意义。这意味着氢成为了国家能源体系的重要组成部分以及重点发展方向。根据国际氢能委员会预测,到2050年,氢能将承担全球18%的能源终端需求,创造超过2.5万亿美元的市场价值。届时,氢燃料电池汽车将在全球车辆保有量中占据20%至25%,成为与汽油、柴油、蓄电池并列的终端能源体系消费主体。吴海山说,对于福田汽车而言,冬奥会更像是一次大练兵。“我们此前提出了‘以新能源为契机、再造一个新福田’。福田氢燃料电池汽车通过在冬奥会的多型号、多场景集中展示,相信在未来市场上,能够快速占领制高点。”

# 福田汽车
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