速看:打造燃料电池大功率应用标杆——清能股份

  • 发表于: 2022-09-29 09:29:05 来源:搜狐汽车

为满足长途重载的需要,国内燃料电池企业正在集体向大功率电堆快速迭代升级,少数企业率先发布了200+kW电堆及系统新品,但还未进入装车应用阶段。清能股份则在行动上快人一步,今年上半年推出了VLS Ⅲ系列水冷电堆额定功率达250kW,已获得数十台海内外订单,并开始陆续出货。


【资料图】

这看似偶然的领先,实则背后经过了大量的实际验证。2019-2021年上牌车型平均功率分别为39.6kW、52.9kW、93.2kW,清能股份VLSⅡ-150kW电堆早在2019年实现了在氢能重卡上的应用,而后更是凭借出货数百套升级版产品成为当之无愧的大功率引领者。

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2022年是氢电产业起势成局谱新篇的一年,氢燃料电池车示范应用提速,氢能在发电供能方面陆续进入建设试点的阶段,船舶、无人机等新兴应用启动,给产业链企业带来了更多机遇与挑战。预计到2025年示范期结束,国内氢电产业将取得明显成效,同时头部聚集效应明显。

清能股份作为率先研发和推广大功率燃料电池应用的企业,正在进一步夯实自身的行业头部地位。

大功率产品迭进“出圈”

在技术路线多元化、迭代迅速的行业发展初期,将大功率燃料电池做到兼顾高可靠性及稳定性,且符合车规级要求属实不易,需要克服诸多的技术难题,如水热管理、各类零部件的选型等。

清能股份久经燃料电池战场19年,屡屡突破各个环节的技术极限,构建了从核心材料、关键部件到电堆及系统的完整技术平台,可以根据下游应用需求及时调整开发策略。这也是为何,在近几年燃料电池大功率奔袭战中,清能股份总是能够在产品技术研发上先人一步占据上风。

此外,在电堆技术路线的选择上,清能股份结合自身多年的实践经验,趟出了一条“钛板+石墨板”复合的独一无二的技术路线,最大程度发挥钛板和石墨板两种板型的优点,既保障电堆的长寿命,也让其能够满足大功率车用工况下的使用需求,为其在实际装车应用中奠定了良好的基础。

具体来看清能股份大功率产品迭代进程:公司第一代高功率水冷电堆VLS Ⅰ系列在2017年面世,单堆额定功率50kW;第二代水冷电堆VLS Ⅱ系列在2019年5月面市,单堆额定功率达150kW,远远领先于同行;根据装车验证反馈及市场新需求,2021年推出升级版的电堆VLS ⅡPro,单堆额定功率达165kW;2022年发布额定功率250kW VLS Ⅲ水冷电堆。

额定功率250kW VLS Ⅲ水冷电堆特点:

✔单堆峰值功率可达258kW,体积功率密度进一步提升至4.7kW/L

✔改进电堆安装方式,使得电堆结构更加紧凑,体积功率密度提高近7%

✔集成度高,允许单侧进气,带封装及CVM检测

✔使用最新一代膜电极和双极板全自动化生产工艺,大幅提高生产效率

✔可适应更大范围的工作时间,低温自启<-30℃,抗反极时间>120min

在每一次迭代电堆产品时,公司都会同步推出配套的燃料电池系统,如VL Ⅰ、VL Ⅱ、VL Ⅱ Pro及VL Ⅲ系列系统;系统功率也在逐步增大,VL Ⅲ系列产品额定功率已达200kW。该款系统集成了VLS Ⅲ大功率复合板水冷电堆及氢循环模块,产品性能较VL Ⅱ Pro系列系统有了更大幅度提升,在系统体积及重量保持小幅增长的情况下,净输出功率提高了60%以上。

额定功率200kW VL Ⅲ 水冷系统特点:

✔集成度高:结构上更简化,成本优势更大

✔效率高:系统最高工作效率大于60%,额定工作效率44%

✔响应速度快:系统低温自启温度<-30°C,启动时间<3min

✔自主化程度高:4大核心零部件自主研发生产

“公司全新开发的VLS Ⅲ电堆及VL Ⅲ系列系统,适用于中、重型商用车,能够满足该类车型在中长途、非封闭场景的干线运输需求。”清能股份总经理张弛向高工氢电透露,预计接下来大功率燃料电池的应用场景会愈发丰富,我们秉承“生产一代、研发一代、储备一代”的原则,正在研发300kW级以上的电堆以及配套系统。

占据主流市场阵地

清能股份产品不仅在迭代速度及各项指标方面领先,更在批量化装车中取得了非常不错的成绩。从2019-2022年燃料电池系统装机量及电堆出货量排名来看,清能股份均名列前茅。

今年以来,清能股份在佛山、上海、郑州等三大燃料电池汽车示范城市群牵头城市取得了一系列重要突破,同时产品远销海外市场(包括车用及热电联供),成绩卓然。

佛山:6月,清能股份全资子公司广东清能作为燃料电池系统供应商参与了佛山瀚洁氢燃料电池市政环卫车项目。该项目所涉及的车型共计9款,属于广东城市群首年氢车示范推广项目的一部分,广东清能首年共参与了7款车型的配套,动力系统采用清能成熟的第二代量产产品,包含80kW及110kW两款系统型号,核心零部件的生产及组装均由广东清能负责。

从总配套情况来看,广东已有超过100台燃料电池汽车使用了广东清能的电堆或系统产品。为充分满足当地市场需求,广东清能在佛山南海已建设完成的生产基地和研发中心,产线覆盖膜电极、双极板、电堆和氢循环系统四大核心零部件,一期产能已达3000台。

上海:8月4日,国家燃料电池汽车示范应用上海市第一批车辆集中发车仪式举办。上海的第一批100辆燃料电池汽车集中发车,是上海示范城市群建设的重要阶段性成果。这批车共由6家燃料电池企业提供配套,清能股份全资子公司上海清志是其中之一。

郑州:近期,清能股份在郑州成立了全资子公司,将建设年产能2000台大功率燃料电池系统及配套电堆、膜电极、双极板、氢循环系统四大核心零部件生产基地,推广30-200kW以上全功率车用燃料电池动力系统以及36-250kW电堆产品应用。

海外:清能股份150kW VLS Ⅱ水冷电堆自2020年起已陆续出口超过100台;2022年250kW VLS Ⅲ水冷电堆已获得数十台海外订单,并陆续开始出货。

同时,公司在燃料电池热电联供应用领域取得了不俗的业绩,为韩国江东区生态友好型智慧能源城市建设项目设计的1.5MW集装箱式燃料电池热电联供系统即将发货。该系统通过燃料电池和太阳能等可再生能源为项目的建设提供环保高效的电力保障。

总体来看,清能股份大功率燃料电池应用早、案例多,已累计完成设计型式试验(DVP)验证项目超过200项,150kW及以上电堆系统已经累计稳定运行数百万公里,在磨砺中不断打造出技术更加成熟的方案。

目前公司在主流车用市场及重点区域均占据了重要的席位,同时在前景广阔的非车用市场,如热电联供领域也收获颇丰。

随着国家示范政策的纵深推进,我国氢电产业已进入快速发展的新阶段,迸发出新时代的蓬勃朝气。一批又一批优秀产品、技术、品牌不断涌现,推动整个行业驶进波澜壮阔的新蓝海。毫无疑问,清能股份正以标杆的力量走在时代前沿,领航氢电产业发展。