國(guó)際客車展獲悉，今年是我國(guó)氫燃料電池示范發(fā)展的第三個(gè)年頭，燃料電池企業(yè)一方面忙著跑終端市場(chǎng)、擴(kuò)充資金儲(chǔ)備;另一方面，在環(huán)境不確定、生存壓力之下，企業(yè)仍在持續(xù)針對(duì)市場(chǎng)需求磨練產(chǎn)品基本功，圍繞可靠性、穩(wěn)定性、壽命、氫耗等性能進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化和迭代。

這意味著，關(guān)于“怎樣才是一款好的燃料電池系統(tǒng)?”這一核心問(wèn)題，行業(yè)已經(jīng)有了更為明確的答案。

力源科技(688565)的燃料電池系統(tǒng)，正是在用實(shí)際行動(dòng)回答這個(gè)問(wèn)題。圍繞車用、發(fā)電兩大主要場(chǎng)景，侯俊波博士帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、氫耗、故障率、壽命等核心指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和工藝迭代，向行業(yè)交出車用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)兩大絕佳匠心之作。

高穩(wěn)定低氫耗，車用燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行表現(xiàn)亮眼

車用領(lǐng)域，力源科技已經(jīng)完成了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的系列產(chǎn)品開發(fā)，功率范圍涵蓋30kW~235kW，可廣泛應(yīng)用于乘用車、城市客車、輕中重型卡車、叉車、拖車、工程機(jī)械等諸多車輛。

力源科技車用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品(左70 kW、右235kW)

其中搭載力源科技HYPSR-04型號(hào)70KW車載系統(tǒng)的17臺(tái)氫燃料電池公交車在近日交出了亮眼的運(yùn)行數(shù)據(jù)：

這17臺(tái)公交車在浙江省嘉興市嘉善縣持續(xù)運(yùn)行近一年半的時(shí)間里，總行駛里程達(dá)80萬(wàn)公里，氫氣平均消耗為3.7kg/百公里，遠(yuǎn)低于行業(yè)內(nèi)平均的5kg/百公里，在助力嘉善市公共交通節(jié)能環(huán)保轉(zhuǎn)型方面展現(xiàn)了顯著優(yōu)勢(shì)。

力源科技嘉善縣公交車

除購(gòu)置成本外，百公里能耗指標(biāo)是車輛最重要的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)之一。燃料電池汽車要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，除了持續(xù)推進(jìn)各環(huán)節(jié)降本外，降低車輛運(yùn)行中的使用成本，降低氫耗以提高燃料經(jīng)濟(jì)性十分重要。力源科技低氫耗的運(yùn)行數(shù)據(jù)，證明了其在燃料電池系統(tǒng)及整車動(dòng)力匹配層面的深厚技術(shù)功底。

此外，低故障率是這批公交車在實(shí)際運(yùn)行中的另一大亮點(diǎn)。70KW的氫燃料電池系統(tǒng)不僅滿足了公交車日常運(yùn)營(yíng)的需求，同時(shí)在長(zhǎng)時(shí)間和高頻率使用下依然能夠提供穩(wěn)定且高效的動(dòng)力輸出，沒(méi)有出現(xiàn)顯著故障，驗(yàn)證了其在復(fù)雜路況和多變氣候條件下的適應(yīng)能力。

“總行駛里程達(dá)80萬(wàn)公里，平均消耗僅為3.7kg/百公里，在各種環(huán)境下的順暢運(yùn)行是我們氫燃料電池技術(shù)的可靠性、實(shí)用性的最佳佐證，也展示了氫燃料電池技術(shù)的巨大潛力。氫燃料電池的應(yīng)用對(duì)嘉善市及整個(gè)公共交通行業(yè)有深遠(yuǎn)影響，也為更多城市采用清潔能源公交車提供了重要參考?！绷υ纯萍急硎?。

新能源汽車在發(fā)展初期總是遭遇穩(wěn)定性、可靠性等質(zhì)疑，氫燃料電池汽車也不例外。燃料電池企業(yè)每一批車輛的投放，在面臨著市場(chǎng)性能檢驗(yàn)的同時(shí)，也面臨著地方政府、運(yùn)營(yíng)方對(duì)燃料電池企業(yè)，乃至整個(gè)行業(yè)的信任考驗(yàn)。

為了做出讓市場(chǎng)放心的產(chǎn)品，保證車用燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定性、耐久性，力源科技在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、故障診斷機(jī)制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等方面傾注了非凡心力與卓越智慧，確保每一環(huán)節(jié)皆精益求精，以科技之力鑄就品質(zhì)基石，讓安全與可靠成為產(chǎn)品的鮮明標(biāo)簽。

“我們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)置了故障診斷框架，可快速診斷出空氣路壓力異常、氫空壓差過(guò)大、氫氣壓力異常、冷卻液回路低壓、冷卻液溫度過(guò)高、排水閥卡滯等主要故障類型，并針對(duì)可能造成嚴(yán)重后果的故障設(shè)有保護(hù)性響應(yīng)機(jī)制，盡可能避免電堆受損?！? 侯俊波博士指出。

同時(shí)，每臺(tái)車載燃料電池系統(tǒng)都集成了TBOX(見下圖)，能夠針對(duì)一些時(shí)間尺度較長(zhǎng)的性能劣化，控制系統(tǒng)也進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警，并設(shè)有相應(yīng)的故障改出策略?；赥BOX的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)可遠(yuǎn)程監(jiān)控燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障排查。同時(shí)不斷擴(kuò)充的運(yùn)行數(shù)據(jù)集可用于分析、學(xué)習(xí)和挖掘其中包含的故障信息，不斷完善數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能診斷機(jī)制。

力源科技TBOX遠(yuǎn)程終端監(jiān)控系統(tǒng)

毋庸置疑的是，憑借著高穩(wěn)定低氫耗、皮實(shí)耐用的燃料電池系統(tǒng)特性，這家燃料電池“新秀”已經(jīng)推開萬(wàn)億級(jí)氫車市場(chǎng)的大門。

100kW-100MW，固定式發(fā)電系統(tǒng)有“四重驚喜”

車用之外，固定式發(fā)電應(yīng)用也是力源科技持續(xù)深耕的應(yīng)用場(chǎng)景之一。GGII預(yù)計(jì)，到2030年國(guó)內(nèi)燃料電池儲(chǔ)能發(fā)電累計(jì)裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)5GW，2023~2030燃料電池發(fā)電系統(tǒng)市場(chǎng)增量空間超240億元。

圍繞模塊化、智能化、穩(wěn)定耐久、可靠性四大關(guān)鍵性能，力源科技的固定式發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)執(zhí)刃而來(lái)，殺向氫儲(chǔ)能市場(chǎng)。

力源科技開發(fā)的柜式發(fā)電模塊的額定功率為100kW，輸出380V交流電;集裝箱式模塊的額定功率為1MW，輸出10kV交流電。

力源科技柜式發(fā)電模塊(左)、力源科技集裝箱式發(fā)電模塊(右)

發(fā)電模塊既可獨(dú)立運(yùn)行也支持多模塊并聯(lián)擴(kuò)容，結(jié)合變壓設(shè)備和儲(chǔ)能單元可靈活實(shí)現(xiàn)從100kW到100MW的分布式發(fā)電彈性容量部署，具有標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，一體化運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

其二，每個(gè)發(fā)電模塊產(chǎn)品具備獨(dú)立自洽的控制功能，保證了整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的智能化，以達(dá)到降低氫耗及衰減的目的。

集裝箱式模塊內(nèi)置四臺(tái)燃料電池系統(tǒng)，由微網(wǎng)控制器接收外部命令并向每臺(tái)燃料電池系統(tǒng)和逆變器等發(fā)送控制信號(hào)。當(dāng)多模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，每一臺(tái)燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)均穿透模塊層級(jí)，高速實(shí)時(shí)接入綜合智慧能量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)云端集中調(diào)度與遠(yuǎn)程運(yùn)維。

智慧能量管理系統(tǒng)在電堆層面可實(shí)時(shí)優(yōu)化每個(gè)燃料電池的輸出功率，提高各電堆平均效率，降低系統(tǒng)總氫耗，并兼顧約束功率波動(dòng)率，延緩電堆性能衰減。系統(tǒng)層面，能量管理系統(tǒng)具備用電模式自適應(yīng)功能，可根據(jù)用電特性自動(dòng)匹配最優(yōu)發(fā)電模式，以避免頻繁啟停、頻繁變載等大損耗工況。

其三，固定式發(fā)電應(yīng)用對(duì)燃料電池產(chǎn)品的穩(wěn)定性、耐久性要求極高，力源科技從材料、部件到系統(tǒng)層面做了優(yōu)化。

如通過(guò)對(duì)PEM、GDL、催化劑等關(guān)鍵原材料選型，以及對(duì)MEA的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，力源科技膜電極研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出四層邊框結(jié)構(gòu)的膜電極，可為固定電站提供所需長(zhǎng)耐久的MEA;通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)在啟停、變載、高/低負(fù)荷等工況下的應(yīng)對(duì)策略，避免對(duì)質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層等材料的損耗，延長(zhǎng)電堆壽命……

其四，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制層面，力源科技綜合運(yùn)用多種方法提升電堆可靠性。

針對(duì)空氣供給系統(tǒng)開發(fā)了空壓機(jī)與背壓閥的協(xié)調(diào)控制方法，可實(shí)現(xiàn)空氣流量與進(jìn)氣壓力的解耦，使兩者能快速精確地響應(yīng)系統(tǒng)需求，且在工況和環(huán)境狀態(tài)變化較大時(shí)仍能保持較強(qiáng)的魯棒性，有效避免了變載工況因空氣供應(yīng)不足而對(duì)電堆造成損傷。

針對(duì)氫循環(huán)系統(tǒng)開發(fā)了氫引射器比例閥前饋+自適應(yīng)閉環(huán)控制的方法，精確匹配排氫閥開啟和比例閥開度變化的時(shí)刻，可有效抑制排氫閥開啟導(dǎo)致的膜電極兩側(cè)壓力波動(dòng)，大大降低膜電極發(fā)生穿孔的危險(xiǎn)。

針對(duì)膜水含量設(shè)計(jì)了狀態(tài)觀測(cè)器，分別基于陽(yáng)極氫氣流量估計(jì)和陰極電堆進(jìn)出口壓差實(shí)現(xiàn)對(duì)堆內(nèi)陽(yáng)極與陰極側(cè)液態(tài)水含量的估計(jì)，并通過(guò)調(diào)節(jié)排氫閥開啟時(shí)間與空氣過(guò)量比實(shí)時(shí)控制膜水含量在合理范圍內(nèi)，有效降低了膜干與水淹故障的發(fā)生頻率。

“我們的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可以真正做到穩(wěn)定可靠，適用各種規(guī)模的固定式發(fā)電站。”力源科技總結(jié)道。

據(jù)了解，在其公司廠區(qū)內(nèi)的零碳智慧能源示范項(xiàng)目中，采用電解水制氫+燃料電池發(fā)電技術(shù)的發(fā)電站項(xiàng)目正在穩(wěn)定運(yùn)行，電-氫-電轉(zhuǎn)化效率達(dá)35%，行業(yè)內(nèi)效率優(yōu)勢(shì)明顯。

結(jié)合行業(yè)來(lái)看，氫儲(chǔ)能作為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)代表，已經(jīng)被納入官方支持新型儲(chǔ)能范疇，隨著制氫及儲(chǔ)運(yùn)成本下降，分布式發(fā)電裝置有望得到推廣。

盡管燃料電池發(fā)電應(yīng)用目前尚處于萌芽滋長(zhǎng)的初期階段，面臨著諸多亟待跨越的難關(guān)與挑戰(zhàn)，但力源科技已然作為業(yè)界先鋒，以前瞻的視野與堅(jiān)定的步伐，深入探索應(yīng)用場(chǎng)景，逐一攻克技術(shù)難關(guān)，為燃料電池發(fā)電應(yīng)用發(fā)展鋪就堅(jiān)實(shí)之路。

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