大功率燃料电池何时“上车”？

自2022年以来，众多燃料电池企业陆续推出了200kW以上的大功率产品，但是这些大功率燃料电池系统却鲜有装车的消息传出。

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近日，高工氢电从多家燃料电池企业了解到，200kW以上的大功率燃料电池系统验证接近成熟，有望在今年年底前陆续装车试验。行业预测，到2024年下半年，将会有搭载200kW以上大功率燃料电池系统的氢能重卡批量上市。

为何众燃料电池系统企业坚持向大功率方向发展，当前大功率燃料电池系统装车还受到哪些因素制约？

200kW动力需求只是“起步价”

随着“双碳”目标的稳步推进，汽车行业也在经历着巨大的变革。重卡、搅拌车等工程车辆有望率先实现氢燃料电池动力的转型。同时，国家对燃料电池汽车推广示范的政策导向，也开始鼓励重卡等大功率车型。

根据高工氢电产业研究所（GGII）《燃料电池汽车数据库》（交强险口径），2023年1-7月，国内氢燃料电池汽车累计上牌销量达到3116辆，其中重卡销量排名第一，占比约为41.1%，已逐渐成为燃料电池商用车市场的“主角”。

然而，由于重卡等工程车辆对动力要求比较高，往往要超过200kW。可是当前的氢燃料电池装车功率还停留在120kW左右的范围内，从而导致氢能重卡在实际运行中不得不面临“小马拉大车”的局面。

三一氢能科技有限公司总经理宛朝辉表示，从实际使用情况来看，49吨牵引车动力要到达211.5kW，45吨搅拌车动力动力需求在200.7kW以上，54吨自卸车动力需求更是在240.8kW以上。200kW动力需求只是氢能工程车辆的“起步价”。

目前燃料电池汽车的动力总成是由燃料电池系统和动力电池组构成。以现在国内49吨的氢燃料电池重卡为例，其续航里程在300—430公里之间。重卡配备的燃料电池系统功率约在60-150kW，同时需要再配备容量为60-140kWh的锂电池作为储能。

一般情况下，当燃料电池重卡使用中功率110kW的燃料电池系统，其需要同时搭配大于100kWh的动力电池组。在实际使用过程中，当车辆启动或负荷较小时，由动力电池工作；当加速、上坡或载重负荷较大时，燃料电池和动力电池共同工作；等到巡航时，功率恒定负荷较小，仅需燃料电池工作；在减速下坡以及刹车的时候，负荷较小，动力能量回收，再给动力电池组充电。

氢璞创能副总经理赖平化告诉高工氢电，当前一些中小功率的氢能重卡还无法适应高速公路运营场景，这些车辆在急加速、爬坡以及超载情况下，需要动力电池放电补偿燃料电池系统功率，若时间一长，便容易造成动力电池组欠电，导致重卡无法长时间高负荷工作。

大功率燃料电池系统将在年底前试装车

在政策与市场需求的共同推进下，近年来我国燃料电池系统不断向高功率迈进。从2022年开始，上燃动力、国鸿氢能、鲲华科技、氢蓝时代、重塑科技等企业相继推出了功率超200kW的燃料电池系统产品，氢璞创能、新研氢能、清能股份、雄韬氢瑞等电堆企业也在向这一方向延伸。

国内主流燃料电池电堆及系统集体在向大功率快速迭代，然而目前国内市场上鲜有大功率的氢能燃料电池汽车产品出现。一位业内人士向高工氢电透露，这主要是受新产品验证周期和购置成本等因素影响。

在产品验证方面，虽然不同功率的电堆差别不大，但从生产、技术角度来看，更大功率电堆意味着单节电池片数量增长，容易导致单片电压过低出现紧急停机故障，这要求企业的产品在质量、精度、一致性等方面，必须严格把关反复进行验证。

此外，由于燃料电池汽车车身空间有限，要求燃料电池系统体积设计必须紧凑。目前主流大功率燃料电池系统产品的设计多采用双堆单系统或单堆单系统。然而无论哪种设计方案都必须要保证电堆内部供气均匀。如果气体分配不均可能会导致整个燃料电池系统的使用寿命缩短。这也需要企业在燃料电池系统的稳定性上花费较长时间进行验证。

随着时间的推移，各家企业产品验证即将进入到试装车阶段。国鸿氢能副总经理刘志祥表示，近年来，国内燃料电池系统企业已逐步积累了一套较为成熟的研发验证体系，经过一系列严格验证之后，在今年年底前，市场上会推陆续出功率超200kW的燃料电池重卡样车。

在购置成本方面，由于国家在2021年将燃料电池系统最大补贴功率上限设定在了110kW，因此在当前燃料电池示范城市群补贴周期内，功率超200kW的燃料电池重卡，也只能享受110kW功率范围的补贴，这无疑增加了氢能重卡的购置成本。

然而从长远来看，大功率燃料电池重卡能够在使用成本方面来弥补企业增加的购置成本。宛朝辉表示，随着燃料电池系统功率的提升，氢车的氢耗会逐步降低。经测算，相比于当前功率110kW的燃料电池重卡，200kW的燃料电池重卡在与动力电池匹配得当的情况下，每百公里最高可节省1.5公斤以上的氢气。综合成本而言，大功率氢能重卡在整个生命周期内，节省下来的氢气使用成本将远超车辆购置成本。

当前大功率燃料电池“装车”已成为必然的发展趋势。高工氢电综合多位业内人士意见认为，最晚明年下半年，功率超200kW的燃料电池重卡将批量上市。随着燃料电池大功率技术的不断提升和应用，将促进燃料电池重卡应用规模进一步扩大。