人間“氫”醒背后的隱形冠軍

文 / 本刊記者 甄文媛

歷經(jīng)數(shù)年，人間“氫”醒。兩場盛大體育賽事，1000多輛氫燃料電池汽車，集中應(yīng)用規(guī)模前所未有。這場示范背后，億華通等產(chǎn)業(yè)鏈上的自主力量正不斷積累探索經(jīng)驗(yàn)，為下一階段推廣蓄力。

9000多輛燃料電池汽車在全國62座城市中迎來送往、運(yùn)輸清掃。自2016年以后，氫燃料電池汽車逐步從技術(shù)探索階段進(jìn)入示范推廣階段，國內(nèi)已經(jīng)具備支持萬輛級示范的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

中汽協(xié)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年3月，氫燃料電池汽車銷量達(dá)367輛，同比增長520.0%；一季度累計(jì)銷售738輛，同比增長近4倍。另有長江證券的報(bào)告顯示，燃料電池總裝機(jī)功率也隨之快速增長，一季度為37.4MW，同比增長47.16%。其中，億華通的銷量為80套，市占率接近1/5；功率總銷量為8,425kW，市占率22.52%，系統(tǒng)銷量和功率銷量均為第一。億華通2021年年報(bào)顯示，無論是銷售數(shù)量還是功率銷量，億華通在燃料電池系統(tǒng)市場占有率均位居行業(yè)第一，市占率近3成。

自主力量崛起

這家成立于2012年的本土科技企業(yè)，是國內(nèi)為數(shù)不多的實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)批量化生產(chǎn)的供應(yīng)商，已經(jīng)于2020年8月在科創(chuàng)板成功上市，是行業(yè)內(nèi)的氫能第一股。

十年磨一劍。億華通的成長史，在某種意義上正是中國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上自主力量不斷壯大的縮影。

自2012 年成立起，億華通開始專注于設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造燃料電池系統(tǒng)及核心零部件電堆，產(chǎn)品主要面向商用車領(lǐng)域。

歷經(jīng)多年的探索與示范，包括億華通在內(nèi)的一批中國本土企業(yè)逐漸掌握了燃料電池及核心零部件自主化開發(fā)核心技術(shù)。從起步初期大量采用進(jìn)口部件組裝，到如今自主水平大幅提升。

特別是近兩年，一個(gè)可喜的現(xiàn)象是，氫燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)零部件，如電堆、空壓機(jī)、循環(huán)泵等均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)，并且參數(shù)性能表現(xiàn)良好。電堆中的雙極板、膜電極、碳紙、質(zhì)子交換膜等已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，質(zhì)子交換膜、碳紙等正在進(jìn)行批量化驗(yàn)證；在車載氫系統(tǒng)方面，高端碳纖維基本實(shí)現(xiàn)攻關(guān)，部分高壓管閥件也有企業(yè)重點(diǎn)攻關(guān)；當(dāng)前攻關(guān)重點(diǎn)是質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層等基礎(chǔ)材料以及BOP輔件里的傳感器、芯片、碳化硅等，目前這些尚依賴進(jìn)口；在基礎(chǔ)材料等領(lǐng)域，國產(chǎn)化產(chǎn)品正在測試驗(yàn)證，預(yù)計(jì)2-3年內(nèi)可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代。

不止是車輛，在加氫站設(shè)備應(yīng)用上，有數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，全國共建成230座加氫站，同比翻倍，以站用壓縮機(jī)為例，已建成的加氫站當(dāng)中，60%以上采用自主化壓縮機(jī)。

目前，國內(nèi)燃料電池自主化產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系基本建立，供應(yīng)鏈已基本形成，且具備批量供貨能力，發(fā)動機(jī)核心零部件已實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化替代，以億華通為例，新一代石墨板燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)級零部件中除個(gè)別傳感器外，其他部件均實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代。

國貨光芒初顯

在技術(shù)水平特別是性能指標(biāo)上，同2016年對比，氫燃料電池產(chǎn)品在功率密度、低溫啟動能力、經(jīng)濟(jì)性等方面也已取得明顯進(jìn)步。

以億華通為例，其2021年報(bào)顯示，億華通具體圍繞燃料電池系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性、耐久性、可靠性、能量轉(zhuǎn)換效率、經(jīng)濟(jì)性及安全性等核心技術(shù)指標(biāo)開展研發(fā)活動。 2020年，億華通上市時(shí)主打產(chǎn)品僅有三款（30kW、40kW 和 60kW），截至目前已經(jīng)有全系列共 8款產(chǎn)品在售或即將發(fā)布。

2021年，億華通完成了兩款新一代高功率燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)品 G120和 G80Pro的研發(fā)，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)額定功率，且產(chǎn)品性能更為成熟穩(wěn)定。特別是當(dāng)年12月，億華通率先向市場發(fā)布 240kW 型號，這是國內(nèi)首款額定功率達(dá)到 240kW 的車用燃料電池系統(tǒng)，這款產(chǎn)品的一大亮點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了燃料電池系統(tǒng)氣、空、水、熱、電等核心元素的高效協(xié)同控制，且多項(xiàng)核心參數(shù)指標(biāo)取得了重要突破。

利用地面三維激光掃描儀獲得地形數(shù)據(jù)，應(yīng)基于如下選址原則：(1)確保各三維激光掃描區(qū)域獲得的掃描數(shù)據(jù)能夠?qū)⒌孛嫒S激光掃描區(qū)域完整覆蓋；(2)在保證數(shù)據(jù)完整前提下，應(yīng)選擇較少的地面三維激光掃描測站，減少搬站次數(shù)；(3)在相鄰兩個(gè)三維激光掃描測站之間，應(yīng)至少布設(shè)4個(gè)掃描可視的控制點(diǎn)靶標(biāo)；(4)應(yīng)保證能夠掃描到掃描區(qū)域布設(shè)的所有控制點(diǎn)靶標(biāo)。

在其他部件上，億華通已完成溫控、水泵測試臺、空壓機(jī)測試臺及引射器測試臺的搭建，還有引射器及 DC 部件的開發(fā)、電堆及增濕器性能優(yōu)化測試、70MPa 氫系統(tǒng)樣機(jī)研發(fā)等，并通過系統(tǒng)測試，達(dá)到氫安全性能指數(shù)指標(biāo)。

在前瞻技術(shù)上，億華通完成了大功率燃料電池系統(tǒng)用膨脹機(jī)樣機(jī)開發(fā)及引射器回流流量預(yù)測的研究。

在可量產(chǎn)的技術(shù)應(yīng)用方面，北京億華通科技股份有限公司常務(wù)副總經(jīng)理于民介紹說，億華通2021年量產(chǎn)的G120產(chǎn)品額定功率120千瓦，質(zhì)量功率密度701瓦/公斤，可實(shí)現(xiàn)零下35度低溫啟動，產(chǎn)品性能在本次冬奧交通保障中得到充分的驗(yàn)證，對產(chǎn)業(yè)降本起到極大的促進(jìn)作用。

此次時(shí)間跨度近兩個(gè)月的冬奧會及冬殘奧會不僅是大型寒區(qū)賽事，更是我國首次在大型國際賽事上啟動千輛級燃料電池汽車規(guī)?；瘧?yīng)用。于產(chǎn)業(yè)而言，這是一個(gè)大型實(shí)戰(zhàn)演習(xí)，一次對全產(chǎn)業(yè)鏈特別是自主企業(yè)產(chǎn)品、服務(wù)及響應(yīng)速度的全面考核。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年北京冬奧會及冬殘奧會期間，北京、延慶、張家口三大賽區(qū)累計(jì)投放氫燃料電池接駁車輛2000多輛，其中冬奧會共啟用1200輛，冬殘奧會投入800多輛，累計(jì)運(yùn)營320多萬公里，減碳2600噸。在這些車輛中，冬奧會張家口崇禮賽區(qū)大多數(shù)氫燃料電池客車采用了億華通系統(tǒng)、神力電堆、金士頓空壓機(jī)等自主零部件。其中，搭載億華通系統(tǒng)的車輛超過700輛，搭載車型占比64%，運(yùn)營里程260余萬公里，占比81%，減碳2200余噸，占比85%。

崇禮、延慶賽區(qū)對氫燃料電池汽車的考驗(yàn)主要在于，氣溫低至零下二十多度，賽區(qū)海拔高，坡陡，彎道大，路面有冰雪覆蓋，給通勤接駁工作帶來了極大難度。

于民表示，針對這種極寒場景，億華通研發(fā)了電堆水-熱-氣全工況自適應(yīng)控制技術(shù)，突破了寬溫-濕-壓環(huán)境下電堆流道水雙閉環(huán)控制方法，攻克了-30℃極寒工況石墨雙極板燃料電池系統(tǒng)冷啟動的難題，應(yīng)用梯度化傳熱技術(shù)和電化學(xué)快速產(chǎn)熱技術(shù)，突破石墨板的低溫啟動極限。有效提高了燃料電池汽車在北方極寒天氣下的環(huán)境適應(yīng)性。

探索快速降本

在未來5-10年這個(gè)重要窗口期，五部委啟動了一場重要示范推廣應(yīng)用行動。2020年，《關(guān)于啟動燃料電池汽車示范應(yīng)用工作的通知》正式出臺，京津冀、上海、廣東、河北、河南五大城市群入圍并開始示范，本次示范將至少有38個(gè)城市參與。通過萬輛級的示范拉動，氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)將進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵零部件和整車產(chǎn)品的全面研發(fā)突破及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為未來更大規(guī)模及更廣泛領(lǐng)域的推廣應(yīng)用夯實(shí)基礎(chǔ)。

于民表示，目前，我國燃料電池汽車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)驗(yàn)證到商業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)型。未來，隨著新一輪示范政策的推進(jìn)，商業(yè)化進(jìn)程將更快。經(jīng)過后續(xù)四年的示范，燃料電池汽車專用部件有望實(shí)現(xiàn)完全自主。

規(guī)?；茝V加上供應(yīng)鏈的全面自主化，將快速降低氫燃料電池汽車的生產(chǎn)及運(yùn)營成本。

作為目前國內(nèi)氫燃料電池系統(tǒng)領(lǐng)域的頭羊企業(yè)，億華通在降本方面的主要思路是，一方面從整合集成、變更材料等維度出發(fā)，在提升性能的同時(shí)，推進(jìn)技術(shù)降本。于民舉例指出，億華通在新一代產(chǎn)品上采用脈沖引射方案，替代傳統(tǒng)氫氣循環(huán)泵，不僅降低了系統(tǒng)的重量，也使單臺成本降低2萬多元。另一方面，加速規(guī)?；彩菍?shí)現(xiàn)降本的有效途徑，根據(jù)美國能源部測算，當(dāng)燃料電池發(fā)動機(jī)年產(chǎn)量達(dá)到50萬套時(shí)，成本可以下降至45美元/千瓦，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)成本相當(dāng)。

據(jù)了解，在規(guī)?；a(chǎn)能力上，億華通已擁有半自動化燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)線，具備年產(chǎn)2000臺/年的產(chǎn)能，其控股子公司上海神力擁有年產(chǎn)能1000臺/年電堆的生產(chǎn)線。此外，公司張家口二期項(xiàng)目也將于2022 年 8 月預(yù)計(jì)投入生產(chǎn)，產(chǎn)能將由 2000臺/年提升至10000臺/年。這種規(guī)?；?yīng)將大幅降低生產(chǎn)成本。

為推動更大規(guī)模的應(yīng)用，于民建議，應(yīng)建立可復(fù)制的綠色產(chǎn)業(yè)生態(tài)。據(jù)他介紹，目前張家口的做法和經(jīng)驗(yàn)可供其他城市參考，在當(dāng)?shù)卣拇罅χС窒?，張家口氫能產(chǎn)業(yè)以豐富的風(fēng)電資源為基礎(chǔ)，將綠電資源與綠氫技術(shù)相結(jié)合，通過有效的市場拉動，快速完成了集制氫、加氫、氫能裝備制造及氫燃料電池汽車應(yīng)用為一體的產(chǎn)業(yè)生態(tài)的搭建。

截至目前，億華通燃料電池系統(tǒng)已經(jīng)在全國16個(gè)城市，為超2000輛路上行駛的燃料電池汽車提供動力，累計(jì)運(yùn)行里程9000萬公里，單臺最高行駛里程超過20萬公里。

中國電動汽車百人會副理事長、中科院院士歐陽明高曾指出，氫能技術(shù)鏈條長、難點(diǎn)多，現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)性還不能完全滿足實(shí)用需求，亟需從氫能制備、儲運(yùn)、加注、燃料電池、氫儲能系統(tǒng)等主要環(huán)節(jié)創(chuàng)新突破，重點(diǎn)突破“卡脖子”技術(shù)。以上種種，均是國內(nèi)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的自主企業(yè)正在研究的重要課題?！皟|華通們”如何抓好未來數(shù)年的窗口期，還面臨很多挑戰(zhàn)。