$美锦能源(SZ000723)$ 近日,看到2则消息,一是氢通新能源发布了300kW燃料电池系统,二是清能发布了400kW单堆产品,小编不禁感叹,这个行业也太卷了,才短短数年,就从30kW发展到了300kW,三个月前刚盘点完行业内的200kW+燃料电池新品,300kW的燃料电池系统和400kW的电堆就来了!
我们先来看看这两个新品的参数,同时回顾一下燃料电池电堆和系统功率的发展历程,最后再分析一下大功率燃料电池系统仍需突破的瓶颈。
1、 大功率燃料电池系统和电堆新品分析
400kW的燃料电池电堆产品来自清能股份。清能股份是一家成立比较早、一直专注于石墨板电堆等业务的企业,几年前最早发布4.0kW/L石墨板电堆的也是清能股份。今年10月18日,在佛山展会上,清能股份推出400kW单堆,产品名称为VLS IV-400,该款电堆是截至目前全球范围内公开可搜索到的行业内最大功率单堆,采用复合双极板路线,将最先用于重卡市场相信清能股份未来也会将大功率产品应用于氢能列车、燃料电池固定式电站等市场。
300kW的燃料电池系统产品来自氢通新能源。氢通新能源在电解槽和氢燃料电池系统领域都有涉及,成立比几家头部企业晚一些,有点像一家“新势力”,此次发布的产品名为氢采300,额定功率输出280kW,峰值功率300kW,质量功率密度840W/kg,采用石墨电堆,可满足商用车25000h以上寿命要求。
2、 燃料电池电堆和系统功率的发展历程
小编把燃料电池电堆和系统功率的发展历程分为三个阶段。
第一阶段:适用于增程式和小车的30-50kW系统。这一阶段很长,从2015年中国的燃料电池有公布销量起,一直到2018年最后一次燃料电池汽车的购置补贴与新能源汽车在一个文件里出现,期间包括上汽的荣威750和950燃料电池轿车、FCV80燃料电池轻客、上海申沃的公交车,亿华通搭载宇通等主机厂推出的燃料电池公交车、重塑推广的数百辆燃料电池轻卡等代表车型,都是30-50kW系统级别。彼时电堆的功率密度和零部件的水平限制了燃料电池系统的表现,电堆功率密度未超过2.0kW/L,石墨板技术路线居多,多数采用双堆甚至三个堆组成一个燃料电池模块。
中间短暂出现过60kW级别的燃料电池系统,公交车和中卡够用,但由于正好在2019年的政策空窗期,商业化进程很短。
第二阶段:100kW级别的全功率型燃料电池。丰田Mirai的电堆,就是这个功率等级车载氢燃料电池的典型代表,也在相当长一段时间代表国际最高水平。2020年,燃料电池汽车示范应用新政策发布,同年我们也见到了国内可以对标丰田技术的产品,最具代表性的是上汽下属燃料电池公司捷氢科技的P390燃料电池系统和M3H电堆,电堆功率115kW,功率密度3.1kW/L,实现了自主研发的产品在技术指标上对标丰田,上汽也同步研发出了一款全功率型燃料电池乘用车-上汽大通的氢燃料电池MPV。之后的一两年,行业技术进步非常快,第一梯队的亿华通、重塑、国鸿等等,以及一些第二梯队的燃料电池企业,都推出了100kW级别的电堆系统产品。这不仅为全功率乘用车奠定了基础,也将燃料电池商用车的场景拓展至长途客车和中重卡、专用车,也能支撑封闭短途的重卡示范。
也是在这个时候,行业内形成了广泛的共识,燃料电池汽车更适合重载、长续航的场景,重卡成为一个最具潜力的领域开始进入视野。
第三阶段:迈向200kW+的新阶段,主要面向重卡、发电、矿卡等重载市场。2023年起,重卡成为行业里最“火”的场景,船舶、发电、矿卡等需要重载燃料电池系统的领域也逐渐起步,行业内头部企业均推出了200kW+的燃料电池电堆和系统新品,包括亿华通的G20+、重塑的镜星22、国鸿的鸿途H240和鸿芯GIII,捷氢的P4X、鲲华的鲲·运200、氢晨的H3300电堆、神力的Gen 4 P5X电堆等。200kW+产品盘点的文章见链接盘点头部企业的200kW+电堆系统最新产品
这次300kW系统和400kW单堆功率的信号,多少也表明大功率、重载还是一个行业发展的重点。300kW的燃料电池系统一定会被研发出来,之前小编认为的点可能是2025年,因为“十四五”国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项就布局了300kW的商用车燃料电池系统研发,2022年立项,项目单位是本领域的头部企业重塑,项目按照正常周期三年是2025年结题。这下看来,行业技术进步和“卷”的程度还是高于预期。
3、 大功率燃料电池系统仍需突破的瓶颈
小编浅见,大功率燃料电池电堆和系统的新产品发布,对于行业来说无疑是一件振奋人心的好事,毕竟氢能尽管前途光明,目前技术尚未完全成熟,能够盈利的企业少之又少,还有很长的路要走。
第一,产品的可靠性。能够做出大功率的电堆和系统产品、通过实验室和第三方公告检测是一方面,产品的可靠性还有很长的路要走。电堆单体的一致性、长堆的水热管理和组装的一致性、长堆密封、零部件的可靠性、针对大功率电堆系统的控制策略开发等,仍需持续技术创新突破。
第二,成本仍需降低。目前基于130kW左右的氢燃料电池重卡,整车成本高达100万左右,依赖燃料电池汽车的国补和地补,经济性才能打平,如果燃料电池功率进一步增加,成本将更高,在目前示范应用的阶段,TCO即全生命周期使用成本固然重要,购置成本更重要,技术和产业链降本,还有很长的路要走,不仅要靠技术进步和核心部件国产化,也需要产业链形成足够大的规模。
第三,政策需要跟进。“以奖代补”政策距离结束仅剩一年左右,示范城市群外的省市也在持续积极出台氢燃料电池示范应用的支持政策,下一步,国家政策制定层面上,也需结合重载、长续航的要求,对产品技术指标的发展方向提供引导,另外也需考虑大功率燃料电池成本更高的现实问题,制定更加实用的政策。目前“氢能高速”是一个比较好的实践,如果能把重卡的过路费省下来,也能够促进氢燃料电池的示范推广。
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