氢听剧场：叶长流——《氢能大湾区燃料电池系统技术发展路径探讨》

氢能大湾区燃料电池系统技术发展路径探讨

Discussion on the technological path of fuel cell

system in Hydrogen Energy Greater Bay Area

大家好，我今天分享的题目是：氢能大湾区燃料电池系统发展路径的探索。

我们今天探讨的主题都是和燃料电池技术相关，也涉及到很多零部件，包括电堆技术的探讨。在我们佛山氢能展这样一个好的契机，在国家发布以奖代补政策下，做相关的探讨是蛮有意义。

9月22号，我在势银组织的网络研讨会上做了一个分享，现在看来当时的一些思考，应该比较契合我们的政策，下面开始我的分享。

在座大部分是国内其他地方的同行，我们公司在佛山南海当地，我们2017年7月份成立，主要做燃料电池系统的开发业务，为一些新能源汽车车企提供燃料电池系统解决方案。我们公司发展过程中，前期主要做了一些发动机系统开发服务，包括给国家电投氢能公司和给广汽研究院做燃料电池发动机开发的服务，现在广汽在展区外燃料电池SUV车里面也有我们做的一些燃料电池的方案。

截止到2020年7月底，我们累计授权专利十项，在申发明专利16项，实用新型6项和6项软件著作。

我们的燃料电池产品在2018年开发的是30千瓦燃料电池系统，去年我们推出56千瓦燃料电池系统，已经开始批量装车。到今年10月份氢能展的时候，我们推出了一个95千瓦燃料电池系统，正在我们的展台展示。我们这个系统包含很多关于燃料电池系统的如何降本增效，如何能够满足我们后续车辆的稳定运行、可靠运行的技术探索，后面我会具体分享。

我们做过一些车型，包括这次在场外展示的，和南海当地的福迪汽车开发的物流车，还有金旅的8.5米公交车，还有广汽的这款SUV。

我们合作伙伴主要是大的合作车企，有佛山、南海当地的车企，涵盖乘用车、商用车、客车等车型。

第二个方面，具体介绍燃料电池系统技术发展方向。燃料电池系统降本大头在电堆，燕博士在国鸿率先把电堆降到1字头，我们系统也要做很多降本工作。首先把燃料电池系统运行效率提高，运行效率提高以后综合成本同时也能下降。第二个，燃料电池的寿命，除了燃料电池双极板和膜电极的寿命要提高，燃料电池系统的运行控制策略也是要做很多的优化，才能够发挥出我们电堆的寿命。第三个，要对系统进行简化，以及零部件国产化以及标准化，才能降低零部件的成本。

我们从这四个方面做了探索：第一，在氢气循环系统，我们认为以后的技术方向会以引射器为主。引射器具有体积小，成本低，而且还有它不需要复杂控制，稳定可靠低泄露。燃料电池范围比较宽，所以引射器要满足燃料电池的宽范围运行的需求，使燃料电池压力控制稳定可靠。从成本上来讲，一套氢循环泵的系统大概需要一到两万的成本，但是用引射器，它除了电磁阀，还有机械加工，成本能大幅下降，我们测算大概一两千就可以搞定。另外一个，采用引射器这种体积比较小，比较容易定制的零部件，可以和电堆的设计进行一定程度的集成。比如说把电堆端板上集成相关的BOP部件，包括相关的阀门，引射器、气水分离器等。集成于一体以后使得整个燃料电池体积和重量大幅减轻。

第二，空气系统我们也在做一些尝试。现在我们主流都是用高速离心空气轴承空压机，但是我们在这一块已经开始尝试压气机与膨胀机一体化的空压机。现在大功率燃料电池普遍使用高压比，就是它的绝压的操作条件，空气尾气也都有比较高的压力，我们把这部分能量如果能够回收回来，那也能够回收1到2千瓦。虽然说这个量级不是特别大，但是能够提高两到三个点这个水平，我认为也是一个比较可观的一个提升。

空气系统这一块，为了简化系统，降低成本，从电堆的角度要做一些设计。刚才燕博士说到通过电堆内部流场设计和膜电极的设计，可以降低燃料电池加湿的要求，甚至可以把加湿器取消掉，这样成本也能降下来。因为满足百千瓦燃料电池加湿要求的加湿器普遍可能要两三万，这是一个不小的成本。

第三个，控制系统。我们现在也在跟我们的合作伙伴一起开发，一体化集成高压PCU。燃料电池最终有很多相关零部件是要做集成，在高压电气是可以集成DC-DC，高压PDU，空压机控制器，绝缘检测和交流阻抗检测，满足燃料电池集成的要求。

燃料电池CVM早期用得比较多，另外一条技术路线是电堆交流阻抗检测，能够及时检测电堆的运行状态，实际上对电堆的寿命是非常有利。而且它比CVM相比，可以检测电堆内部膜干湿的程度，是否发生水淹，是否发生膜干，提前预警，帮助控制系统做一些调整。

最后一个，部件的可靠性。电堆能够做到2万小时，质保8年50公里，燃料电池系统部件同样要满足这个要求。燃料电池的系统一定从部件级可靠性开始做，每个大大小小零部件，尤其是一些转动部件、能动部件需要做可靠性，一些非能动的部件，也要考虑它对环境的适应性，比如说酸性环境等适应性，都要做可靠性验证。

电堆寿命测试的话，涉及变载、怠速和启停等工况。所有的BOP部件以及电堆的可靠性决定了系统的可靠性。

这是我们的一些技术思考，如何使我们燃料电池系统能够提效降本，延长寿命，这样才能满足客户的需求。

除了在技术方面进行探索，为了电池燃料系统降本增效，我们需要产业链上下游一起合作，各自发挥自己的优势，才能把燃料电池系统共同做好。这是我梳理了氢能大湾区内的燃料电池零部件厂家，可能不是很全。在氢能大湾区内，实际上已经有相对完整的燃料电池零部件产业链厂商。运营方面，在佛山有瀚蓝环境做加氢站和垃圾焚烧，他们有很多市政环卫车的需求，还有佛山当地的物流企业，这些都可以提供很好的应用场景。整车企业，像广州的广汽集团，还有佛山飞驰，他们也做了一些公交车和商用车。南海的福迪汽车原来在SUV和皮卡做得比较好，他们现在也在燃料电池的专用车。动力系统有清极能源和其他友商。电堆厂商，包括以国鸿为代表的燃料电池石墨板厂商，还有深圳的南科燃料电池，清极也在做金属双极板的路线。

氢气循环系统，是清极自己的开发和集成。空压机除了广顺，还有一家广州昊志机电。DC-DC厂商和加湿器厂家不仅在广东省省内，在全国范围内都算做得比较好。

膜电极企业有鸿基创能，还有泰极动力等等，产业链最上游的基础材料包括催化剂、扩散层和质子交换膜厂商，在氢能大湾区内已经开始合作，我相信通过这样的合作能实现燃料电池的降本增效。

下面是对于燃料电池系统厂商发展方向的探讨。我认为燃料电池系统厂商的定位，是要去找适合的氢能应用场景，要开发出可靠性要高，成本要低的车型，而且要在实现规模化生产和运营，这样我们整个燃料电池系统才能够在未来4年内真的实现示范运营。在4年以后，可以在锂电池电池或者其他技术路线PK。所以在这个过程中，燃料电池厂商产品要过硬，资本要过硬。燃料电池系统厂商后续发展有三条路：第一是收购电堆的厂商成为一个独立的系统厂商。第二是系统厂商做大后，最后自己做车。第三，燃料电池系统厂商被整车企业整合。

9月份以奖代补政策已经发布，我有一些个人的理解。我认为这个政策一出台对我们行业长远发展是有利，但是短期内对行业内的企业发展构成天花板效应，新进入的企业要突围比较难。在9月21号发布当天亿华通就跌停了，这个行业资本的解读都是偏悲观的，但是长远看我认为是乐观的。

第二，政策支持企业扎实做好核心，技术突破，关键零部件的开发，避免大家跑马圈地，避免低水平的重复建设，促使行业健康发展。

第三，政策有很大的倾斜性，倾向于中长途及中重载车，但这不是绝对的，主要是根据应用场景来进行选择，根据地方经济条件做合适的探索。

第四，选择好产业链合作伙伴，强强联合，优势互补，分摊研发费用，降低风险。

这是我的今天的演讲内容，抛转引玉，希望和大家多交流。