根據我國氫燃料電池發(fā)展趨勢，重卡、攪拌車(chē)、牽引車(chē)、自卸車(chē)等工程車(chē)輛將率先實(shí)現動(dòng)力轉型。但是，目前國內氫能重卡等車(chē)輛使用的燃料電池功率普遍偏低，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際使用需求。未來(lái)車(chē)用氫燃料電池系統發(fā)展趨勢，將向200kW級別以上邁進(jìn)。

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——在2022（第四屆）高工氫電產(chǎn)業(yè)峰會(huì )上， 三一氫能科技梁新星博士分享了對國內大功率燃料電池系統開(kāi)發(fā)意義及難點(diǎn)的看法。以下是他演講的具體內容：

氫燃料電池汽車(chē)具備零污染、續駛里程長(cháng)、抗低溫性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在重卡、有軌電車(chē)、船舶等應用領(lǐng)域有著(zhù)明顯優(yōu)勢。當前氫燃料電池系統功率向大功率方向發(fā)展的趨勢比較明顯，在工程車(chē)領(lǐng)域，氫燃料電池200kW動(dòng)力需求只是“起步價(jià)”?，F階段氫燃料電池系統功率大多集中在110kW，正朝著(zhù)200kW邁進(jìn)，未來(lái)會(huì )達到300kW級別甚至更高。

開(kāi)發(fā)燃料電池大功率系統的意義

“為何國內燃料電池系統企業(yè)要持續研發(fā)大功率產(chǎn)品呢？從技術(shù)方面，可以延長(cháng)重卡大負荷運行的時(shí)間，降低重卡的購置成本，提高重卡的載貨量，以及降低氫耗；從市場(chǎng)層面，可以拓展燃料電池的應用領(lǐng)域和邊界?！绷盒滦侵v道。

現在的氫能重卡車(chē)輛，是由氫燃料電池先給動(dòng)力電池供電，再由動(dòng)力電池給汽車(chē)供電。這樣的結構，使得氫燃料電池只能滿(mǎn)足車(chē)輛在啟動(dòng)階段和巡航階段的動(dòng)力要求。但在加速、上坡和超載的特殊情況下，由于對功率要求比較大，這使得小功率的氫燃料電池無(wú)法滿(mǎn)足動(dòng)力需求，要靠動(dòng)力電池自身放電補償功率差距。

如果長(cháng)期處于加速、上坡和超載等工況條件下，動(dòng)力電池很容易造成欠電。最好的解決辦法就是提高氫燃料電池的功率，讓動(dòng)力電池僅起到改善動(dòng)態(tài)響應速率的作用，它本身放電的時(shí)間較短，不易欠電，重卡就可以長(cháng)期地處于高負荷的工作狀態(tài)。

在降低購置成本方面，氫燃料電池功率增大，可以降低對動(dòng)力電池容量的要求。隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，氫燃料電池成本下降速度較動(dòng)力電池成本下降更迅速。當前120kW氫燃料電池加鋰電池110kW·h的動(dòng)力系統總成本約為64.8萬(wàn)元，預計2025年使用大功率燃料電池動(dòng)力系統總成本下降約42%，屆時(shí)200kW氫燃料電池加30kW·h鋰電池的動(dòng)力系統總成本約為37.6萬(wàn)元。

在提升載貨量方面，動(dòng)力電池自身的能量密度比較低，重量也比較重。提高燃料電池功率以后，后續航能力提升，只需配套小容量型或高功率型鋰電池，動(dòng)力系統自重將降低約470kg，這就意味著(zhù)車(chē)輛可拉更多貨物，經(jīng)濟效益得到提升。

在降低氫耗方面，燃料電池功率增大，隨之高效運行功率區間也會(huì )擴大，大功率系統高效運行區間將是目前系統的2倍以上。同時(shí)，系統效率也會(huì )提升，可以有效降低氫耗，減少使用成本。據測算，當氫耗7kg/100km、氫氣價(jià)格在20元/kg時(shí)，如果車(chē)輛購置費下降至46萬(wàn)元，那么氫燃料電池重卡運營(yíng)TCO經(jīng)濟性將大大超過(guò)燃油車(chē)。

此外，從市場(chǎng)的角度來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)大功率燃料電池系統也有利于進(jìn)一步的拓展燃料電池系統的應用范圍。發(fā)展大功率燃料電池系統可重點(diǎn)推進(jìn)氫燃料電池在重卡、攪拌車(chē)等中重型車(chē)輛應用，有序開(kāi)拓工程機械、客、貨汽車(chē)市場(chǎng)，逐步探索在船舶、航空器等領(lǐng)域的應用。

大功率燃料電池系統開(kāi)發(fā)難點(diǎn)

“大功率系統既然這么好，那為什么鮮有報道在重卡中的應用？我們認為，難點(diǎn)主要體現在三個(gè)方面。分別為電堆的匹配比較困難，BOP的選型比較困難，和散熱問(wèn)題比較難解決?！绷盒滦侵赋?。

在電堆方面，目前一些系統廠(chǎng)商已經(jīng)推出了200kW以上的燃料電池系統，但主要采用的是雙堆或雙系統的方案，這種方案的缺點(diǎn)是系統緊湊性欠佳，對于重卡來(lái)說(shuō)，空間占比過(guò)大。此外該方案結構復雜，可靠性也難以保證。相對來(lái)說(shuō)，單堆緊湊性較好，可以滿(mǎn)足重卡裝車(chē)需求。但是，大功率單電堆設計難度大，目前公開(kāi)資料尚未發(fā)現單堆功率超過(guò)250kW。

從BOP的角度來(lái)講，在產(chǎn)品層面基本上能夠滿(mǎn)足車(chē)用領(lǐng)域大功率的需求，但技術(shù)還不夠成熟，產(chǎn)品有待充分的實(shí)踐驗證。而且各細分領(lǐng)域只有少數廠(chǎng)家能夠滿(mǎn)足大功率需求，匹配大功率系統的BOP價(jià)格又偏高。

現在大功率電堆和相應的BOP產(chǎn)品已處于驗證階段，如何解決大功率氫燃料電池的散熱難題，將成為接下來(lái)該行業(yè)的研究重點(diǎn)。氫燃料電池發(fā)動(dòng)機在散熱問(wèn)題上的需求，遠遠高于傳統發(fā)動(dòng)機。氫燃料電池的工作溫度相對較低，散熱器中冷卻液與環(huán)境的溫差比傳統汽車(chē)小，這就給熱管理帶來(lái)了十分嚴峻的挑戰，以200kW的燃料電池系統為例，其散熱器散熱功率高達230kW。

三一氫能科技用品質(zhì)改變世界

三一氫能科技是三一集團的全資子公司。企查查資料顯示，該公司于今年8月5日注冊成立，注冊資本1億元人民幣，主營(yíng)氫燃料電池系統、電堆的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，依托三一集團工程機械和商用車(chē)實(shí)現全國范圍應用推廣。

高工氫電了解到，三一氫能科技目前已聚集40余人具有豐富行業(yè)經(jīng)驗的核心研發(fā)團隊，碩博以上學(xué)歷占比80%以上，并與同濟大學(xué)、電子科技大學(xué)、天津大學(xué)等建立了良好的合作關(guān)系，針對成本高、壽命短、可靠性差的行業(yè)痛點(diǎn)，致力于大功率、高可靠性、高耐久性、低成本的燃料電池系統及電堆開(kāi)發(fā)。

據梁新星介紹，目前三一氫能科技的首款120kW的燃料電池系統已經(jīng)下線(xiàn)，并且已通過(guò)了國家強檢認證，其額定功率為124kW，峰值功率130kW，系統效率＞42%，在零下30℃的情況下，可低溫冷啟動(dòng)。三一氫能科技將秉持“創(chuàng )建一流企業(yè)，造就一流人才，做出一流貢獻”的企業(yè)宗旨，和行業(yè)同仁一起向著(zhù)開(kāi)發(fā)大功率燃料電池邁進(jìn)，用品質(zhì)改變世界。