研究背景
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现代生产生活中存在大量的用热需求,区域供暖、生活热水、工艺浓缩等等,甚至农产品干燥等流程也需要大量热能。工业生产往往还需要大量的蒸汽,蒸汽的产生也需要消耗大量热能。传统热能提供的方法主要通过化石燃料的燃烧或电加热,需要耗费巨大能量,燃料燃烧还造成了环境污染,而热泵技术则可以通过消耗少量的电能从低温热源中提取能量,以热泵工质为载体将热能温度升高并供给用户,因此热泵可以比传统的加热方法节约数倍的能量消耗。就余热回收式热泵而言,其主要利用生产生活中产生的废热形成低温热源,同时部分系统也采用空气、土壤、水源作为辅助低温热源,选取合适的热泵工质和循环系统,即可大幅度提升热能品质,并供给用户侧。

目前用于余热回收的热泵系统主要包括压缩式热泵和吸收式热泵,在包括热电和化工等行业的余热回收中扮演了重要角色。除此之外,基于特定场景的吸收式换热技术和热泵干燥技术的重要性也越来越明显,并在远距离供热和工农业干燥中发挥了重要作用。
压缩式热泵

蒸汽压缩式热泵系统是最常见的热泵系统之一,热泵工质在低温热源的加热下,发生蒸发相变,之后低温的热泵工质蒸汽进入压缩机,在压缩过程中增压升温,压缩机出口排出的高温高压热泵工质进入冷凝器相变放热,将蒸发、压缩中吸收的能量传递到高温侧。近年来兆瓦级的压缩式热泵在工业余热回收中取得了快速进展,下图所示的就是应用于钢铁厂余热回收供暖的独立双系统离心式压缩热泵机组,在实现30℃以上的温度提升下可以保证系统COP在6以上,单机制热量达到了9 MW以上。

图1用于余热回收的独立双系统离心式压缩热泵机组
蒸汽压缩式热泵这个名词经常与工业热泵联系在一起,主要用于热供应过程的余热回收,也称之为高温热泵,这也是近年来压缩式热泵的研究热点。在实际应用中,由于存在热源温度较低,用热温度高等问题,常常要对热泵系统进行一些优化设计,由此形成了如喷射压缩式热泵、双级压缩等热泵系统。在循环以外,高温循环工质是压缩式高温热泵的“血液”,热泵工质往往从制冷剂中选取,同时制冷剂与润滑油混合后的热稳定性也是系统设计中需要重点考虑的因素,此外热泵工质需要具有与金属材料或其他化学材料良好的相容性,避免在运行过程中降解。下图就是以水蒸气为工质的超高温压缩式热泵(VHTHP),当系统温升为40℃时,此时冷凝温度为127℃,系统COP为4.2。

图2 热泵技术的划分与水蒸气热泵

对高温热泵来说,目前的研究方向主要集中在新型制冷剂的开发和利用,系统循环形式的优化与系统供热温度的提升这几个方面。而为了实现如上目标,R1336mzz(Z)、R1233zd(E)或R718(水)等新工质的应用,抑或是大型离心式压缩机、螺杆式压缩机的开发都引起了学界和产业界的关注和研究。尽管高温热泵技术已经在许多工业和生活应用场景下开始发挥了作用,然而由于缺乏对工业用热的明确认识、低GWP环保制冷剂的匮乏以及相比与电力与化石燃料的较高的投入成本,高温热泵技术的推广仍然存在着许多困难。未来高温热泵领域的研究主要将集中在以下几个方面:高温换热器和压缩机的设计、高效热力循环构建和热泵系统部件材料优化。

吸收式热泵

工业余热具有体量大和温度分布复杂的特点,此外在进行工业余热回收时用户侧的需求也通常是多变的,除了低温段的供暖和生活热水需求外,还包括中温段的工业流程预热和高温段的工业蒸汽供给等。吸收式热泵以高温蒸汽、余热热水、化石能源燃烧等的热能为驱动能源,通过不同的循环方式实现热能的品位提升或体量增加等目的,在采用不同热源、余热和热泵循环时可以满足60~150℃的热能输出,是工业余热利用的重要方式之一。与只有升温型的压缩式热泵不同,吸收式热泵不但具有升温型的热泵循环还具有增量型的热泵循环方式,一般增量型的吸收式热泵被称为第一类吸收式热泵,而升温型吸收式热泵被称为第二类吸收式热泵或吸收式热变温器。增量型吸收式热泵在采用高温热源驱动的时候可以回收低温余热并进行温度提升,而中温输出热量是高温热源量与低温余热回收量之和,因此可以达到热能增量的目的。升温型吸收式热泵在仅以中温余热进行驱动时,可以产生高温的输出,因此可以达到热能品位提升的目的。吸收式热泵对于热能品位和体量的灵活转换也使得它非常适合于工业余热回收与转换。

第一类吸收式热泵在用于余热回收时输出温度不高,因此其主要目的是供暖。IEA热泵中心的工业热泵报告中介绍了吸收式热泵应用于奥地利一家生物质能发电站的案例,该电站采用77%的木材和23%的内部加工残留物作为燃料,可提供5 MW的电量输出和30 MW的热输出。本案例中用了容量为7.5 MW的吸收式热泵回收烟气中的余热,当吸收式热泵蒸发温度低于50 ℃时即可达到烟气露点温度并从烟气中回收水蒸气的冷凝热。吸收热泵的驱动热源来自蒸汽轮机中温度为165 ℃的蒸汽,并向区域供暖提供95 ℃的热输出。

图3 用于低温余热回收供暖的一类吸收式热泵

第二类吸收式热泵的输出温度高,因此其主要目的是工业用热供给。例如在橡胶合成工业中,反应釜顶部产生温度约为96.5℃的热气需要被冷却从而回收其中温度约为80℃的冷凝水,另一方面反应釜底部需要持续地供给102.5℃热输入,这部分原本需要采用蒸汽进行加热,而如果采用二类吸收式热泵一方面回收反应釜顶部气体释放的冷凝热,另一方面为反应釜底部提供高温热输入就可以达到节省蒸汽的目的。
现阶段基于常规流程的吸收式热泵的应用已经逐渐成熟,包括一类二类热泵和单效、双效以及两级等多种流程也可以满足余热回收的基本需求,并已经在工业余热回收中广泛使用,一些具体实施的案例也具有可观的经济和环境效益,其进一步推广仍然依赖于系统的经济性,因此吸收式热泵的未来发展主要包括:(1)结合余热回收的实际场景进一步提升吸收式热泵效率、适应性和整个余热回收系统的能量回收效率是进一步推广应用的关键。(2)结合实际余热回收场景进行带有热能转换的复杂余热换热网络优化以及因地制宜地开发多种先进吸收式热泵技术仍然是需要高校和产业共同努力的方向。

吸收式换热技术

低品位余热源与需求间往往存在显著的空间差异性,例如在余热回收供暖中余热往往在工业园区比较集中,但用热方则是居民区并远离工业园区。作为提取低品位工业余热实现供热的重要手段,吸收式热泵与吸收式换热器被广泛应用在集中供热系统中,其中吸收式换热器更擅长低品位热量的长距离输送,并可以分为第一类和第二类吸收式换热器。
第一类吸收式换热器可以实现小流量侧的热源出口温度低于大流量侧热汇的进口温度,其本质上是第一类吸收式热泵与水-水换热器的组合,一次网水(热源测热水)首先经过吸收式热泵的发生器作为热源,将一部分热量通过冷凝器传递给一部分二次网水(热汇侧热水),之后发生器的一次网出水进入水-水板式换热器,将热量进一步释放给一部分二次网水,进而板换出口的一次网水最终进入吸收式热泵的蒸发器进一步降温,其热量抬升品位后用于加热一部分二次网热水,最终实现一次网出水温度低于二次网进水温度。第一类吸收式换热器可以在末端热力站比常规技术实现更低的回水温度,并提升热能输配能力。
第二类吸收式换热器可以实现小流量侧热汇的出口温度高于大流量侧热源的进口温度,实质上是第二类吸收式热泵与水-水换热器的组合。热源分成三部分,一部分进入发生器,将热量通过冷凝过程释放给热汇侧进口热水,同时热源温度与热汇侧进口段温度之间形成驱动温差,制备出浓溶液;之后冷凝器出口的热汇侧热水进入水-水板换被一部分热源加热,之后热汇侧热水进入吸收器,同时最后一部分低品位热源被送入蒸发器,在驱动温差的作用下,低品位热源抬升品位后将热量释放给溶液进而释放给热汇侧热水,使得热汇侧热水经过吸收器后输出系统最高温度的出水,从而使得热汇侧出水高于热源侧进水。第二类吸收式换热器可以在低品位热源供给段提升低品位热源供给温度,并提升热能输配能力。

吸收式换热器的典型应用是利用两类吸收式换热器实现低品位余热的长距离输送。如图所示,在热源处通过第二类吸收式换热器将热量从小的供回水温差变换为一次网大的供回水温差以进行长距离输热;在末端热力站,通过第一类吸收式换热器,将热量自一次网的大供回水温差变换为二次网的小供回水温差,用于建筑末端的供热。从而加大热量的输送温差,实现低品位工业余热的长距离输送。

图4 基于吸收式换热器的远距离热输送

热泵干燥技术

采用热泵进行余热回收所产生的热量不但可以用于供暖,还可以广泛应用于工农业生产中的干燥过程。干燥是以热的方式将水分从物料中脱除的过程,也是高耗能生产单元,在一些产品生产中,干燥过程所消耗的能量甚至占到生产总能耗的30%-70%,因此在保证物料干燥品质的前提下需要寻求降低能耗的方式十分重要。和传统干燥方式相比,热泵干燥具有很多优点,包括具有更高的能源利用效率以及受外部天气因素影响较小等,在与余热回收结合后可以达到进一步提升能效的目的。

图5 热泵除湿干燥技术原理与半开式烟草热泵干燥系统实物

目前热泵干燥系统多采用蒸汽压缩式的空气源热泵,其具有更广泛的适应性。根据实际应用需求将热泵干燥技术分为如下几类:除湿型、双热源型、半开式、密闭主机室型、多级串联型和水蒸气直接压缩型。为了实现更加节能和高效的热泵干燥,近年来该技术主要在以下方面取得了进展。

(1)结合多能互补的新思路开展研究工作,包括与太阳能、微波、余热和电热等的结合。与太阳能结合的主要特点是以太阳能为主,晚上利用热泵补热。与微波干燥结合的特点是干燥初期高湿阶段采用热泵,后期以微波为主进行干燥以降低干燥时间。与蒸汽、电热耦合主要是在热泵达不到的80ºC以上的高温升温阶段使用。
(2)结合干燥工艺开展相关研究工作,围绕热泵特点开发不同的干燥工艺设备。相关研究非常多,农业方面包括烟叶、玫瑰花、红枣、山药等都已得到一定的应用,最大宗是南方稻谷干燥开始大量采用热泵,东北的热泵玉米干燥技术也在发展。工业方面包括污泥、挂面、蚊香、木材、树脂等的热泵烘干技术也在逐渐展开。当前,传统工业干燥的废气排放愈来愈严格,白烟和异味的控制成为重点,采用热泵干燥有可达到近零排放的要求,会有很大的发展空间。
(3)结合具体干燥物料对象的不同,有针对性的开展新技术、新装备的开发,这对热泵干燥技术应用领域的不断开拓有重要的意义。南方由于四季温度较高,空调制热模式的热泵干燥技术得到了快速的发展;但对于北方地区冬季低温的特定情况,国内开发了密闭主机室配合低温空气源热泵和相变材料蓄热的新思路,系统操作简单易行,得到了一定的发展推广。针对东北冬季粮食干燥的特点,国内开发了综合多级串联除湿、梯级加热及热管回热的完整方案,表明在冬季严寒条件下可以得到高于南方环境条件下的热泵干燥效率。
热泵的余热回收集中供暖解决方案。
余热回收解决方案通过回收低品位工业余热,生产高温热水用于市政供暖或工艺加热,帮助企业实现节能、减排目标。可广泛应用于热电厂、企业自备电厂、市政污水厂、工矿企业及石油化工等领域。
江森自控通过技术创新,以高性能产品及创新方案为企业带来经济、环境及社会综合收益,为中国节能、减排事业做出积极贡献。
江森自控工业级余热回收式热泵,采用开式设计,驱动方式可灵活选用电机驱动或蒸汽透平驱动。热泵产品主要包括电驱动的YEWS,YS,YK,CYK及蒸汽驱动的Titan OM。单机制热量范围从400KW 到30MW,热水出水温度范围从45℃到82℃。
特色产品
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江森自控旗下约克TITAN™工业级离心式热泵机组,单机制热能力达30MW,单机热水出水温度可达82℃,可广泛应用于区域能源中心、大型工业厂房、城市集中供暖等大型集中供热/采暖场合。
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此机组回收利用电厂凝汽器冷却水低品位热量,用于城市大规模集中供暖,也可增加热电厂供热能力,降低热电厂运行能耗,节能、节水、减排。
成功案例
沈阳市政污水余热回收集中供暖
山东某热电厂冷却水余热回收集中供暖
市场活动
第四届中国国际分布式能源及储能技术设备展览会
约克TITAN™多级离心式热泵
约克YDST单级离心式高温热泵机组
离心式热泵工业余热回收解决方案
论文蒸汽驱动型压缩式热泵在热电厂余热回收中的应用
蒸汽驱动型离心式热泵在热电厂及市政污水厂余热回收集中供暖中的应用

【打出工业振兴“组合拳”】今年以来,酒泉市上下紧紧围绕全力打造“两大增长极”、倾力培育“四大增长点”的高质量发展思路,加大各项援企惠企扶持政策的实施力度,帮助企业纾难解困,积极支持推动企业复工复产,在市场预期不断改善、积极因素逐渐增多、企业家信心明显增强的背景下,一季度全市规模以上工业呈现良好发展态势,实现“开门红”。
一季度,酒泉市二产增加值完成67.4亿元,同比增长23.4%,总量和增速均居全省第三。其中,全市工业增加值同比增长24.6%,对GDP增长的贡献率达54.8%;规模以上工业增加值同比增长30.2%,高于全省增速14.7个百分点,工业经济实现高位运行。
规模以上工业增势强劲
工业兴则经济兴,工业强则发展强。作为老牌工业市,缩小差距、弯道超车的优势在工业,潜力也在工业,必须坚定不移实施工业强市战略,扭住“四大增长点”寻求突破。
年初召开的酒泉市委经济工作会对全市工业发展作出了新的安排部署,要求切实把“两极四点”发展思路融入经济发展全过程,研究找准推进落实的着力点和突破口,坚持“资源换市场”的思路,做大酒泉经开区装备制造、数据信息、生物医药等支柱产业,推动化工产业提质增效,加快形成上下游协同配套的产业链供应链体系。
酒泉市上下坚定不移落实市委、市政府决策部署,大力实施工业强市战略,持续壮大石油化工、清洁能源、精细化工和煤化工、装备制造等重点产业。规模以上工业28个大类中,煤炭开采和洗选业、化学原料和化学制品、金属制品、机械和设备修理业等17个行业达到了两位数以上增长,9个主导产业中装备制造、电力、煤炭、石化、有色、医药、建材等7个行业实现正增长。
玉门油田是拉动我市工业经济的主要引擎。一季度以来,酒泉市通过落实重点企业“一企一策”帮扶措施,协调争取玉门油田一季度完成原油加工52.02万吨,同比增长21.4%;实现产值30.5亿元,同比增长16.6%,拉动了规模以上工业增速10.7个百分点。加上成品油市场需求旺盛、价格走高,石化工业整体增长 24.2%。
作为酒泉千万千瓦级风力发电基地配套调峰电源的甘肃电投常乐电厂调峰火电项目,是酒泉至湖南±800千伏特高压直流输电工程的配套调峰火电项目。一季度,常乐电厂发电22.19亿千瓦时,实现产值6.32亿元。整体来看,酒泉市电力行业一季度增势明显,发电89.73亿千瓦时,同比增长28.2%。全社会用电量14.56亿千瓦时,同比增长20.64%,在发电侧和用电侧同步带动下,全市电力工业强势增长41.4%。
今年,酒泉市全力推进的战略性新兴产业增势强劲。全市规模以上工业战略性新兴产业增加值增长44.8%,高于全市平均增速14.6个百分点,对全市工业经济发展起到了明显的推动作用。
非公经济是酒泉市经济发展的半壁江山。今年,全市上下千方百计保护和激发非公企业发展活力,非公工业企业发展能力不断增强。一季度,全市规模以上非公工业增加值同比增长29.9%,拉动全市规模以上工业增长6.9个百分点,对规模以上工业的贡献率达23%。
酒泉铸陇机械制造有限责任公司是一家从事现代农牧机械研发、生产销售、服务的装备制造企业,2015年至2018年,受国内外市场冲击,企业年销售额从2000多万元降至1000多万元,公司也退出入规企业库。随着我市工业企业复产达标升规三年行动的实施,酒泉铸陇机械制造有限责任公司去年重新升规入库,销售再次达到2000万元以上。据统计,去年新增的58户规模以上企业形成了酒泉市工业经济新的增长点,今年一季度拉动全市规模以上工业增长约9.1个百分点。
新能源产业发展劲头足
近年来,全市上下抢抓机遇,加快建设风力、太阳能发电项目,统筹推进调峰电源、输出电网、电能消纳和装备制造等配套产业,努力巩固提升新能源外送和就地消纳水平,逐渐壮大新能源产业,助推经济绿色发展。
今年,酒泉市委、市政府多次强调,要把风、光电资源配置和规模开发、产业链构建一体考虑,加强与新能源优势骨干企业的战略合作,引进一批支撑带动能力强的装备制造、电力直供储输一体等项目,推进新能源产业规模化、链条式开发。
随着酒泉风电基地二期第二批500万千瓦项目启动实施,酒泉市新能源产业项目建设有了新的突破,这将为新能源产业振兴积势蓄力。华能酒泉风电有限责任公司瓜州县安北第三风电场C区200兆瓦项目是酒泉风电基地二期二批500万千瓦首期启动项目之一,设计安装57台海装3.4兆瓦风力发电机组,合建330千伏升压站1座。项目于去年11月开工建设,计划今年6月建成并网。建成后,年可发电6.2亿千瓦时以上,实现产值1.8亿元。
一季度,酒泉市规模以上工业中风、光发电企业增加值同比增长29.1%,拉动全市规模以上工业增长6.1个百分点,其中风力发电企业增长40.5%。1月至2月,全市风、光发电企业实现营业收入13.5亿元,同比增长51.1%;实现利润总额4.1亿元,同比增长4.7倍,风、光发电企业生产及效益稳步提升。
去今两年,酒泉市各级积极落实各项惠企政策,强化指导,有序推动新能源装备制造企业增产扩能,为全市工业经济高质量发展聚势赋能。今年一季度,我市调峰火电、新能源发电及其装备制造业增加值同比增长55.9%,高于全市平均增速25.7个百分点。其中,新能源装备制造业增加值增长明显,同比增长1.2倍,拉动全市规模以上工业增长3.4个百分点。同时,1月至2月,新能源装备制造业实现营业收入5.3亿元,同比增长3.9倍;实现利润总额0.4亿元,同比增长8倍,新能源装备制造业发展迅猛。
项目建设如火如荼
“要牢牢扭住项目建设这个‘牛鼻子’,在谋划、对接、建设上持续用力。项目谋划要实、项目对接要准、项目建设要快,力求取得更大突破。”年初,市委经济工作会对今年项目建设作出了安排部署。
3月中旬,全市重大项目集中开工复工动员大会在酒泉市重点招商引资项目升科铝型材产业园举行,同期开复工项目达360个,总投资规模958亿元,今年计划完成投资280亿元。
3月24日,酒泉经济技术开发区3月重大项目集中开工仪式举行,总投资20.2亿元的山河科技生物制药、耀捷流体智能科技装备制造等10个项目集中开工。
3月30日,甘肃省世行贷款丝绸之路文化传承与创新项目酒泉市丝绸之路文化研究中心(图书馆)暨全市重点文旅项目正式开工。
……
今年一季度,酒泉市抢抓项目开复工黄金期,组织项目集中开工活动9场次,集中开工项目130个,269个续建项目复工211个,复工率78.1%;549个新建项目开工183个,开工率33.3%,全部项目开复工率达到48.2%,项目建设掀起了新高潮。
招商引资是经济发展的核心和关键。酒泉市委、市政府领导多次强调要集全市之力打好招商引资攻坚战,主动谋划招商,拓展领域招商,扩大地域招商。
今年,酒泉市落实县市区和部门小分队招商责任制,坚持节会招商、以商招商、产业链招商不松劲,创新挂牌招商举措,紧盯长三角、珠三角、京津冀、川渝等重点区域,围绕精细化工和煤化工、矿产资源开发、装备制造、戈壁农业等重点板块,43个市直部门招商小分队和各县市区招商团队纷纷赴省外推介我市产业资源,洽谈对接合作项目。
一季度,酒泉市引进到位资金59.8亿元,同比增长68%。招商引资让酒泉的“朋友圈”持续扩大,也让各类项目库不断充实。今年,我市实施的省列重大项目有18个,总投资932亿元。
目前,酒泉市工业发展处于重塑辉煌的历史拐点,迎来蓬勃发展、快速增长的时期。有了今年的“开门红”,我们有理由相信,在市委、市政府的坚强领导和全市上下开拓进取、奋勇拼搏下,酒泉市一定能取得工业经济振兴的辉煌成绩。
酒泉日报全媒体记者 王国全
责任编辑:郭菲

甲醇日益升温,汽车新能源另辟蹊径?

中国亟待优化升级的能源结构,迎来了新机遇。

自19世纪80年代卡尔奔驰发明内燃机以来,石油与汽车密不可分。据公安部数据,截至2019年上半年,中国机动车保有量达到3.4亿辆,是不折不扣的汽车大国,并对进口石油高度依赖。

据《2018年国内外油气行业发展报告》显示,2018年中国石油净进口量4.4亿吨,同比增长11%,石油对外依存度升至69.8%。“缺油、少气、富煤。”原机械工业部部长、工信部甲醇汽车试点工作专家组组长、工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会名誉主任委员何光远用这六个字定义国内能源结构。

不同于石油、天然气,中国是煤炭大国。据《中国矿产资源报告2018》显示,截止到2017年底,国内煤炭查明资源储量超16万亿吨,若按照每年50亿吨的使用量计算,足够中国使用300年。

煤炭与汽车之间缺少“联系”,如何在汽车领域发挥中国能源结构的优势是一个难题。

连接煤炭与汽车,甲醇如何能源升级?

为履行2015年的《巴黎协定》,中国设定的自主目标为:到2030年,单位国内生产总值二氧化碳排放量较2005年下降60%-65%。如何有效降低汽车二氧化碳排放是另一个难题。

甲醇氢燃料电池汽车的出现,可谓生而逢时,一举多得。

甲醇氢燃料电池的工作机理是,甲醇与水反应生成氢气和二氧化碳,氢气再参与氢燃料电池反应,结合动力电池与电机,即可形成甲醇化学能→氢气化学能→电池电能→车辆机械能的能量转换。

一方面,甲醇“不挑食”,可以通过劣质煤炭制取,不仅充分发挥了中国煤炭资源丰富的优势,也为劣质煤碳的利用指出一条明路。另一方面,甲醇氢燃料电池汽车虽然仍然排放二氧化碳,但二氧化碳排放量仅为同等动力水平汽油车的三分之一左右,推广甲醇氢燃料电池汽车有利于减排。

为了推广甲醇的开发与使用,国家与地方政府出台了一系列政策,经亿欧汽车整理如下:

今年3月份,工信部等八部门发布《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》中明确指出,重点在山西、陕西、贵州、甘肃等资源禀赋条件较好且具有甲醇汽车运行经验的地区,加快M100甲醇汽车的应用。

隶属于山西省晋城市的高平市,矿产资源丰富,背靠晋城300万吨的甲醇产能,是甲醇汽车应用试点城市之一。高平经济技术开发区目前已有多家新能源汽车零部件企业,还拥有40万吨优质高炉铁水和一批精密铸造企业,可以为甲醇氢燃料电池汽车项目提供有力的配套保障。

今年11月份的第二届中国国际进口博览会上,爱驰汽车与山西高平市人民政府举行了项目合作落地签约仪式。未来爱驰汽车将在山西高平落地建设甲醇制氢燃料电池动力系统制造基地。双方将合作加速推进甲醇氢燃料电池技术的产业化落地,并推动当地在智能制造和能源经济方面取得双向突破。

甲醇氢燃料电池汽车的前景几何?

近年来,纯电动车在中国受到热捧,销量与日俱增。

耗费电能的纯电动车,实现了无污染零排放,百公里使用成本较燃油车大大降低。得益于电机特性,纯电动车的性能较燃油车有过之无不及。

但伴随着纯电动车的推广放缓,纯电动车的一些缺点开始显现:续航里程短、充电时间慢......

新能源汽车的另一条路线是氢燃料电池汽车,其热度与日俱增。消耗氢气的氢燃料电池汽车,排放物是无污染的水,另外它还拥有续航里程长,加注燃料快的优点。

但氢燃料电池汽车的规模仍然很小,据中国汽车工业协会数据,今年前三季度,全国燃料电池汽车销量为1251辆。氢燃料电池汽车销量有限,主要有三方面原因,一是氢燃料电池汽车系统成本高,二是氢气储运不便,三是加氢站等基础设施建设有限。

电池,甲醇,新能源汽车
甲醇氢燃料电池汽车的出现,或将改变新能源汽车的格局。

甲醇氢燃料电池汽车相当于在纯电动车的基础上,增加了一个增程器。增程器由两部分组成,一部分是甲醇制氢系统,另一部分是氢燃料电池系统。它的优势在于既保留了前两条新能源汽车路线的优点,也弥补了它们的缺点。

其一是续航里程。甲醇氢燃料电池汽车消耗的是甲醇,据测算,每0.5L甲醇可以生成1度电,纯电动车每百公里电耗约为20度电,换算成甲醇相当于10L。如果给车辆配备60L“甲醇箱”(普通燃油车油箱大小),那么一辆甲醇氢燃料电池汽车一次加满燃料的续航里程大约在600km左右,这远远高于当下纯电动车平均300km的续航里程,与燃油车续航里程不相上下。

其二是加注燃料时间。即使是使用先进的快充技术,纯电动车的充电时间也要以小时计。以特斯拉Model 3为例,2019年4月特斯拉推出的全新Model 3,快充时间仍需要4.5小时。在这方面甲醇氢燃料电池汽车继承了燃油车、氢燃料电池汽车的优势,加注燃料只需几分钟,支持车辆进行超续航里程的行驶。

其三是燃料储运。氢燃料电池汽车遭人诟病的一个主要原因即为氢气难以储运,并且为了携带氢气,车辆需要装备特殊的储氢罐,存在安全隐患。今年5月下旬,韩国江原道江陵市的一个氢燃料储存罐发生爆炸,造成2人死亡,6人受伤。甲醇比氢气和汽油都要安全,甲醇属于易燃不易爆液体,储运方式与汽油没有差别。

其四是基础设施建设。受制于加氢站密度,氢燃料电池汽车在中国推广缓慢。目前,国内一个日加氢能力为200kg的加氢站,造价在1000万元左右。甲醇因为与汽油性质类似,因此不需要另设加醇站,只需对加油站稍加改造即可,每座加油站改造成本约为数万元。

作为全球最大的甲醇生产国和消费国,中国产能和产量占全球一半以上,甲醇氢燃料电池的上游供给很成熟。

从下游看,甲醇氢燃料电池汽车虽未实现商业化,但可行性已得到证明。随着技术进一步成熟,系统成本将进一步降低,实现落地的可能性越来越大。

汽车科技公司的“能源创新”之路

“爱驰首先要成为国内造车新势力头部企业。”爱驰汽车联合创始人兼总裁付强如此制定爱驰的发展目标,“下一步要成为汽车行业科技公司。”

电池,甲醇,新能源汽车
自2010年以来,国内企业开始接触甲醇氢燃料电池,并从2014年起逐步推出产品。对于车企而言,发展甲醇氢燃料电池汽车的意义在于:通过开拓一条新的技术路线,占领未来新能源汽车市场的高地。

爱驰作为国内造车新势力之一,将自身定位为汽车行业参与者,甲醇氢燃料电池汽车是其深耕领域之一。

付强认为未来车辆肯定是电驱,不会再回到内燃机时代,“能源将会多元化,甲醇作为氢气的载体,将成为车辆的能源之一。”

本次进博会上,爱驰汽车与丹麦甲醇燃料电池研发和制造公司蓝界科技(Blue World Technologies,以下简称“BWT”)正式签署战略合作框架协议,双方将围绕技术、产品、服务、前瞻、投资等领域展开合作。合作后,爱驰将拥有甲醇在线重整制氢的核心零部件。

今年9月份,爱驰注资的BWT在丹麦奥尔堡港新建的电池工厂正式破土动工,工厂建成后将为爱驰汽车提供甲醇重整在线制氢燃料电池,未来将为爱驰汽车旗下新能源车型提供核“芯”。

当被问到爱驰通过收购BWT能够掌握多少核心技术时,付强表示作为一家整机厂,现阶段的爱驰主要工作是集成。如何将甲醇氢燃料电池等上游产品,集成到汽车上并创造更大的价值,是整机厂的使命所在。

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爱驰的“甲醇重整制氢高温燃料电堆作为增程器的动力总成解决方案”,在旗下首款赛道级电动跑车Gumpert Nathalie上已得到成功应用。该款跑车已成功运行超过5万公里,证明了甲醇氢燃料电池汽车的可行性。

甲醇氢燃料电池汽车无疑是爱驰实现发展目标的关键一步。

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