央企入局,氢能矿卡加速前行


发布时间:

2024-05-17

在绿色矿山智慧化建设大潮裹挟下,矿卡电动化转型已经是大势所趋。氢燃料电池能够实现零排放,从而被矿产业所看好,氢能矿卡也在悄然发力中。 

近期,国家能源集团、徐工集团、氢通新能源三方签约开发全球首台套240吨氢能矿用刚性自卸车;中国兵器宣布全球首台136吨级氢能源矿用车成功下线。这一系列消息,让氢能矿卡这样一个庞然大物又回到公众视野。事实上,近年来众多企业一直在加紧氢能矿卡的研发和推广,燃料电池矿卡的市场潜力也在逐渐释放。 

燃料电池矿卡因何被央企看好,目前燃料电池矿卡的技术、市场发展如何?

采矿业碳减排推动氢能矿卡发展

采矿业碳排放占全球排放总量的1-2%,矿业企业减碳成为全球矿业治理的一个重要指标。我国矿业行业是碳排放大户,面对碳达峰、碳中和目标对矿业行业提出新的更高要求,众多矿企将开发绿色低碳矿山作为了重要目标。 

目前绝大部分大型矿卡均使用柴油动力系统,运输所消耗的柴油可以占到碳排放量的30-50%,因此大型矿卡电动化一直是行业努力的方向。由于大型矿卡重载、工况恶劣且长时间作业的实际需求,纯电动矿卡因其存在续驶里程短、充电时间长、电池体积大重量重等弊端,无法很好的满足实际需求。 

煤炭矿山作为典型的“短倒运输”场景,其里程相对较短、行驶路线相对固定,是适合氢车应用的理想场景。而氢能矿卡既能满足运输的大载重,还能长时间连续工作,可满足矿山每天20小时以上的高强度作业,适合矿区安全、载货量大的作业环境,是实现绿色矿山的重要抓手。 在此形势下,近年来,国内许多企业加快了氢能矿卡的研发投入

今年4月24日,氢通新能源与国家能源集团、徐工集团签约,凭借国家能源集团广阔的应用场景,依托徐工集团在矿卡领域的引领技术、发挥氢通新能源在大功率氢燃料电池开发能力及资源整合的优势,由三方联合开发全球首台套240吨氢能矿用刚性自卸车,计划将于2024年第四季度在国能宝日希勒煤矿交付使用。 

1月29日,中国兵器工业集团有限企业发布消息称,全球首台136吨级氢能源矿用车已成功下线。据悉,这款由兵器工业集团所属北方股份研制的136吨级氢能源矿用车载重136吨,搭载业内领先的质子交换膜燃料电池以及70MPa高压大容量车载储氢系统,与等吨位柴油动力矿用车相比,年减少二氧化碳排放1815吨。 

此外,由中联矿机、闳臻智能、鲲华科技联合开发的中联重科ZT125FCEV氢能源矿卡正式成功交付给客户;陕西同力重工联合佛山仙湖实验室、仙湖氢电共同研发的氢能源宽体车在内蒙古宝利煤矿落地测试运营。 

事实上,除上述企业外,近年来潍柴集团、福田汽车、胜利能源、铁辰智能等等企业也对氢能矿卡进行了布局研发,并持续推动氢能矿卡落地应用。

矿卡用燃料电池在持续进步

矿山不同于一般的燃料电池应用场景,由于矿山道路受地形条件、开采规模等因素影响,路况极为复杂,路面凹凸不平、坡度大、粉尘多,这对氢能矿卡的性能提出了极为严苛的要求。 首先是颠簸的路况对矿卡的抗振能力要求极高,抗振性能不足有可能出现支架断裂、电池箱体开裂。氢通新能源创始人任亚辉告诉高工氢电,为保证氢能矿卡的可靠性和稳定性,氢能矿卡在加强车架和车厢设计的同时,他们还对燃料电池系统进行二次开发,提升了系统本身的抗震能力,再基于强度和疲劳仿真进行支撑结构合理化设计,提升了支撑抗震能力。 

其次,恶劣的路况使氢能矿卡对动力要求较高,燃料电池功率往往要超过200kW。目前鲲华科技、氢通新能源等企业都在开发大功率的燃料电池。鲲华科技副总裁欧阳端详表示,目前鲲华科技已经开发出了单堆250kW氢燃料电池发动机系统,其高集成度可有效降低燃料电池在整个车体的占用空间,同时,也大大提升了运行效率。 

氢通新能源也针对矿山等大功率场景应用开发了180kW、220kW、300kW氢燃料电池系统,未来可根据不同配套车型,在有限空间内布置更多的电池系统,以满足整车动力需求。氢通新能源还通过对燃料电池热管理系统与整车热管理系统进行整合,提升了电池的散热能力。 

此外,矿区粉尘多,空气中含有大量的杂质,也容易造成对燃料电池污染,加速电池衰减。一般情况下,在空气进入燃料电池堆之前,通常会使用空气滤清器对空气进行处理,一方面要通过物理过滤层对空气中的颗粒物进行过滤,另一方面还需要对杂质气体如SO?及NOx等进行化学吸附,以提高反应气体的纯净度。 根据鲲华科技、氢通新能源等企业先容,为了避免粉尘污染,他们采用了三重空滤(即两层物理过滤加一层化学吸附)对空气进行处理,可有效避免燃料电池吸入杂质。 

可见,随着国内众多燃料电池企业的持续研发,矿车用燃料电池技术正逐步走向成熟。 

闭环式运营助力氢能矿卡商业化

尽管氢能矿卡在技术研发方面有一定的突破,但要让氢能矿卡真正走向规模化商用,依然需要解决成本过高的难题。
据悉,目前一台氢能矿卡的价格是同等吨量燃油矿卡价格的2.5倍左右。而且,由于氢能矿卡的使用场景是在矿区而非工业区,因此还要在矿区配套建设加氢站和运氢设施。因此,前期过高的购置、建设成本往往让用户望而却步。 

氢通新能源创始人任亚辉先容,氢通能源正在为氢能矿卡打造一个闭环的运营场景。氢通新能源携手中国华能将在呼伦贝尔经济技术开发区建设光伏发电制绿氢项目,该项目项目建成后,年发电量为5.08亿kW·h,年制氢量约为8710吨,这些绿氢将为氢能矿卡提供低价氢气。

据测算,该项目绿电制氢的成本在18元左右,到矿用终端为23~25元/公斤,以130吨氢能矿卡举例,在其15年的全生命周期内,用氢比用油能多省900~1700万元。而240吨矿卡单日氢耗是130吨氢能矿卡氢耗的三倍多,在同等的氢气价格趋势和系统价格条件下,其TCO成本将更低。

此外,随着燃料电池核心材料国产化进程加快,以及应用规模的扩大,燃料电池系统价格不断下探,未来氢能矿卡的价格下降也会越快。 

另一方面,政府政策的支撑与鼓励也给氢能矿卡商业化提供了有力支撑,很多国内主要矿区城市均出台了鼓励氢能矿卡的应用的政策。今年1月19日,攀枝花市人民政府印发(2024)1号文关于《攀枝花市碳达峰实施方案》的通知,明确提出:稳步推进换电模式和氢燃料电池在重型货运车辆、营运大客车领域的试点应用,力争到2030年基本实现电动化。 

《青海省氢能产业发展中长期规划(2022-2035年)》印发。《规划》提出:到2025年,绿氢生产能力达4万吨左右,建设绿电制氢示范项目不少于5个,燃料电池车运营数量不少于150辆,矿区氢能重卡不少于100辆。 

面向未来,矿山终会迎来新一轮的绿色革命。低碳高效的氢能矿卡将是助力绿色智慧矿山节能减排,提质增效目标达成的重要“法宝”。未来,氢能矿卡将承载我国矿产行业稳稳走上绿色发展之路。

为了获取更多的信息和技术资料,欢迎联系大家400-022-8199。

 

 

 

 

 


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