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未來新能源汽車:南電北氫,為什么是氫燃料電池汽車?

鉅大LARGE  |  點擊量:2880次  |  2018年12月09日  

首先直擊核心話題——氫能。不僅是汽車,整個能原業(yè)堵把氫能當(dāng)撒未來的終極能原解決方案這究竟是為什么呢?在此有必要再科普一下。

第一,當(dāng)然是清潔。氫(H)在元素周期表中位于第一位,氫也是自然界中分布最為廣泛的物質(zhì),占了宇宙質(zhì)量的75%。當(dāng)氫與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放能量之后,唯一的產(chǎn)物就是水,完全是零污染。而現(xiàn)在咱們使用的主要能源里都含有碳元素(C),由此所產(chǎn)生的二氧化碳排放是造成全球升溫的罪魁禍?zhǔn)住?br/>
回顧人類能源的發(fā)展史,其實也是一部生產(chǎn)力發(fā)展史。從農(nóng)耕時代燃燒牲畜糞干、秸稈茅草,到今天使用的煤炭、石油、天然氣,人類社會的發(fā)展是隨著能源進(jìn)步而進(jìn)步的。細(xì)細(xì)研究其發(fā)展,可從中發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律:首先是能源的形態(tài)變化,煤炭等是固體,石油為液體,而天然氣為氣體,能源更替是從固體到液體再到氣體這樣一個過程,而氫氣自然歸屬為氣體。另外,從不同時期主要能源的碳?xì)錁?gòu)成比例變化來看,煤炭、柴薪的碳?xì)浔葹?:1,再看以丙烷和丁烷為主要成分的石油,它的碳?xì)浔燃s為1:2,天然氣的碳?xì)浔葎t為14,可見其中氫的比重是越來越高。所以可以這么說,能源的演變實際遵循的是一個減碳增氫的發(fā)展路徑,而最理想的終極形態(tài),自然就是氫。

第二,氫能非常好用,具體表現(xiàn)在它的能量密度大、可儲存、可再生、好轉(zhuǎn)化且轉(zhuǎn)化效率高。這里所說的好用,是指氫作為類似電這樣的二次能源,或者說是能量載體、儲能介質(zhì),它先天所具備的應(yīng)用優(yōu)勢。比如,怎么將澳洲過剩的電力輸送到咱們這里來使用?最好的辦法一定不是建跨洋電網(wǎng),而是把電能通過電解水來制氫,再將氫海運過來。再比如,目前咱們國內(nèi)就有大量的可再生能源(包括風(fēng)能、水能、光伏,高達(dá)上千億度)被白白浪費了,原因是這類可再生能源發(fā)的電受環(huán)境影響極不穩(wěn)定難以并入電網(wǎng),要利用好這部分電能,最好的辦法也是先將其分布式制氨儲存起來,或者就地利用,或者運輸?shù)狡渌胤绞褂?。再舉一個例子,日本為什么這么積極發(fā)展氫燃料汽車?其中有一個原因,就是它可以能用來抗災(zāi)避險,一旦地震海味造成停電,氫燃料電池汽車就可變身為一個小型儲能電站,為家庭提供應(yīng)急電力。

氫何去何從?

好了,現(xiàn)在轉(zhuǎn)到第二個話題,氫從哪里來?

我國是最大的氫氣生產(chǎn)國,據(jù)統(tǒng)計2017年我國氫氣產(chǎn)量約為2100萬噸,超過世界總產(chǎn)量(6000萬噸)的1/3。從全球范圍來看,96%的氫氣都是來自于傳統(tǒng)能源的化學(xué)重整,比如天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化、甲醇裂解、氨分解、焦?fàn)t煤氣回收等等,剩下的4%則來自于電解水制氫,因為這樣成本較高。那么生產(chǎn)出來的這些氫干嘛用呢?65%被作為原料氫用于生產(chǎn)合成氨和甲醇,33%被用于石油煉制的加氫環(huán)節(jié)(這也讓我們的汽油越來越清潔),只有大概2%被當(dāng)做直接能源來使用(比如火箭推進(jìn)器燃料、氫然料電池車輛)。由此可見,目前氫的應(yīng)用,更多是基于它的化工特質(zhì),而非能源屬性。

未來氫能如果能得到廣泛應(yīng)用,這個產(chǎn)業(yè)格局肯定會有很大變化。在初始階段,氫能還是更多來自于工業(yè)副產(chǎn)品或由其他能源形式的轉(zhuǎn)化,將來很有可能變?yōu)橹鳟a(chǎn)品,最終取代煤炭和燃油。不信您就上網(wǎng)查查看,已經(jīng)有煤制氫的大項目上馬了。但是同時也要提醒大家注意的是,氫能應(yīng)用是否能真正實現(xiàn)低碳甚至無碳,要從整個產(chǎn)業(yè)鏈來綜合評判,尤其要把制氫過程產(chǎn)生的碳排放考慮在內(nèi)。前面所提到的化石能源重整制氫方式,可都是要產(chǎn)生CO2的,要想辦法將其捕獲并封存。用電解水制氫當(dāng)然沒有這個問題,但是這個電又是怎么來的呢?氫能貴嗎?問得好。目前國內(nèi)加氫站的氫價格大概是40-50元/kg,一輛氫燃料電池乘用車的能耗大概是1kg/100/m,這樣算也就是40-50元/100km,和燃油車相差不多。但是目前氫能的應(yīng)用還停留在示范階段,將來真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之后,肯定要在政府指導(dǎo)下利用市場這個杠桿來重新進(jìn)行調(diào)節(jié)。僅從氫能獲取以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)來看,通過技術(shù)進(jìn)步來降低成本仍有不少想象空間。

說到加氫站,這個事就比較尷尬了。放眼全國,目前建成并已運營的加氫站只有14個,在建的也就23個。雖然國家對建加氫站有不少的補貼,但由于相關(guān)核心技術(shù)和部件咱們尚未全面掌握,成本仍居高不下,從目前運營的角度來看肯定還是一個賠本買賣。這就又回剛了那個“先有雞,還是先有蛋”的老話題,氫燃料汽車和加氫站怎么同步推進(jìn)和建設(shè)?想當(dāng)年,在國家政策強力刺激下,電動車充電站大上快上但最后搭荒的現(xiàn)象屢見不鮮。有了前車之鑒,從氫能和燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和政策制定上,就應(yīng)該想好怎么配合市場的節(jié)奏來合理發(fā)力,用力過猛會產(chǎn)生泡沫,支持不夠則難以推動??傊?,氫能產(chǎn)業(yè)實際也是個考量管理者決心和智慧的龐大系統(tǒng)工程,需要跨部門跨行業(yè)的整體協(xié)作。

“氫”車的近況

聊了半天,該回到氫燃料電池汽車本身了。先來看一下市場情況,自2013年氫燃料電池汽車開始商業(yè)化到2017年底,全球總共售出了6475輛氫燃料電池乘用車。雖然從這個數(shù)字看還是少得可憐,但是增量已較為喜人,

2016年之前累計只賣出了3000多輛,而2017年銷量就一下躍升至3382輛,爆發(fā)點就是大名鼎鼎的豐田Mirai,光這款車就賣出了3000輛。

這幾年統(tǒng)計下來,Mrai的銷量總占比已高達(dá)75%,其他還有本田Clarity和現(xiàn)代i×35FC,它們分別占到了13%和11%。此外,奔馳、寶馬、奧迪都已宣稱將來會推出氫燃料汽車。目前在氫端料電池汽車的商業(yè)化上,哪些國家走在前面呢?當(dāng)然最領(lǐng)先的也是日本和韓國,從具體應(yīng)用場景來看,這兩個地域相對狹小的國家顯然更適合于氫燃料電池汽車的推廣,2020年東京奧運會日本還會有大動作。美國尤其是加州也跑得不慢,加氫站建了不少,而一多半的豐田Mrai也都是賣到了那里。從國內(nèi)來看,結(jié)合咱們的具體國情,氫燃料電池汽車前期發(fā)展主要還是著力于在商用車上的應(yīng)用,也就是公交大巴、貨車、輕卡這些車型。

2017年已累計銷售了上千輛,在不少地方開始了示范化運營。業(yè)內(nèi)也普遍認(rèn)為,隨著國內(nèi)機動車排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛,燃料電池取代柴油機的可行性已越來越大,這也意味著氫能在汽車行業(yè)的真正商業(yè)化即將迎來最佳風(fēng)口期。消費者最關(guān)心的還是這個問題,氫燃料電池汽車到底有多貴?還是拿咱們熟悉的乘用車來看,豐田Mral在日本補貼后售價是500萬日元(折合人民幣大約305萬),在美國加州的售價是57500美元,但是豐田附送價值15000美元的加氫卡,加州政府又補貼了5000美元,因此折算起來也是大概26萬人民幣。本田Carity呢?

766萬日元約和人民幣46.7萬元。相比燃油車價格肯定還是貴,但也貴不了多少了。

這次展會Mirai和Canty都來了,作為率先實現(xiàn)商業(yè)化的氫然料電池乘用車,它們自然是最吸睛的亮點。當(dāng)然國內(nèi)企業(yè)也有新車亮相,比如紅旗就拿來了基于H5的燃料電池車型,作為新造車勢力的代表,威馬也展出了一臺采用直接甲醇然料電池的SUV。這些車售價多少呢?對不起,包括之前早就推出的榮威950和750在內(nèi),它們都還沒有真正上市銷售,目前談價格意義不大。必須承認(rèn),在然料電池汽車的整體技術(shù)和成本控制方面,咱們和現(xiàn)在的領(lǐng)先者仍存在不小的差距,要加倍努力才能追上。

對于氫燃料電池汽車,國家的補貼政策倒是一直都有,而且在純電動車補貼大幅下調(diào)的情況下,氫燃料電池汽車的補貼仍維持不變,由此可見對它的支持力度。補貼有著具體的技術(shù)要求,電雄輸出功率不能低于驅(qū)動電機額定功率的30%,因為比例太低就是“假的”氫燃料電池汽車,有騙補嫌愛了。在此基礎(chǔ)上還設(shè)了30kW這一補助標(biāo)準(zhǔn),乘用車低于30kW按6000元kW補貼,高于則充一按20萬元補貼,此外輕客輕卡能補30萬,大客大貨則是50萬。感覺以30kW來劃分有點簡單粗器,所以目前基本上大家都壓著這個紅線來做開發(fā),功率做高了補貼一分不多,但成本肯定就不合算。此外,除了上文提到的國家補貼,地方政府還有相應(yīng)比例的額外補貼,不同地區(qū)的補貼額度不一樣。

汽車工業(yè)發(fā)展到今天這個時代,是應(yīng)該要用行動來解決能源這個終板問題了,而早在探索的氫能應(yīng)用已成為業(yè)內(nèi)共識,并且正一步步走向現(xiàn)實。盡管如此,但前方仍荊棘密布,氫燃料汽車的發(fā)展沒有任何捷徑,需要國家從戰(zhàn)略層面積極支持和推進(jìn),也需要各方通力協(xié)作,更需要行業(yè)自身努力投入,而最最關(guān)鍵的是,它最終還必須得到市場的認(rèn)可。所以,如何讓未來的消費者能真正了解并接受氫燃料電池汽車?這事已迫在眉睛。

要想把“氮”車推上熟路,大家都得出力才行,也包括您。相信總有一天,兩岸猿聲臨不住,“氫”車已過萬重山。

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