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为氢车赋能

摘要: Hydrogen Fuel Battery






作为氢燃料电池系统领域的龙头企业,重塑集团靠实现燃料电池产品及核心零部件的自主化来打造技术壁垒,推动行业的生态建设。

 


 

 

 




当业内都在讨论丰田公司是否要放弃氢燃料电池研发时,林琦或许是一个能给出答案的人。专注氢燃料电池研发20余年,已是该领域霸主的丰田公司,在2019年不动声色地与林琦创建的上海重塑能源集团股份有限公司(以下简称“重塑集团”)合作,开启了其在中国氢燃料电池领域的首个合作项目。两年后,双方又签署了共同开发燃料电池系统合作备忘录,就开发适合商用车市场的新一代燃料电池系统产品达成共识,至今仍在合作中。

集团 CEO 林琦

这位长着一张娃娃脸的80后,有着足够的亲和力,但在亲和力的背后是林琦对氢燃料电池行业的执着与坚持、乐观与豁达。“我从零部件公司到整车公司,再到自己创业,几乎见证了中国整个氢燃料电池行业的发展。在这个过程中,我越发坚信,氢能一定是能源结构中重要的组成部分,也一定是一个值得关注的赛道。”林琦说。

 




从实验室走向商业化

重塑集团成立于2015年9月,总部位于上海,主要产品为燃料电池系统及核心零部件,是国内较早实现燃料电池系统批量化应用的公司之一,公司实际控制人为林琦。根据国金证券发布的一份研发报告,2022年重塑集团累计装机量为 89575kW,占比 19%,位居行业第二,仅次于北京的亿华通。

安邦智库高级宏观研究员刘恩侨分析认为,日本的本土市场不足以支持氢能全产业链实现规模化以降成本,中国市场足够大,有足够的规模空间来实现成本下降。在这种背景下,亿华通、重塑集团等龙头企业势必会吸引丰田的目光。

能够成为丰田的合作伙伴,源于林琦对氢燃料电池的执着。在有些人看来,林琦一直在选择一条最艰难的路。2004年,软件专业毕业的同学选择进入大厂(华为与阿里巴巴)时,他因喜欢汽车而选择了当时冷门的氢燃料电池汽车行业,而国际上几家相关的大公司时不时传来破产的消息。随后,电动汽车风潮乍起,林琦所任职的整车企业在电动车与氢燃料电池车两条技术路线上摇摆不定。他再一次面对选择。该企业最终选择优先发展电动车,林琦则依然坚守在氢燃料电池领域,后者被视作前瞻科技,商业化看起来遥遥无期。

他的信心源于一次“新能源汽车万里行”活动。2014年,林琦所负责的氢燃料电池团队研发出一款从未走出实验室的车,他们决定对这款车做一次实打实的路试:从上海出发,到零下30多度的漠河,再到高海拔的拉萨日喀则,再到炎热的南方。每到一处,他们都会跟当地政府合作,邀请当地老百姓见识体验这款车。整整路试了1年,林琦也跟着跑了1年,结果他惊喜地发现,这辆氢燃料电池车没有坏过。

当时由特斯拉刮起的电动车之风正在全球蔓延,在林琦当时的办公室对面,正是处在风口上的蔚来汽车和乐视汽车,也是同事投身新造车势力的优选。但林琦显然未受影响,“‘万里行’的成功至少可以说明,氢燃料电池这项技术比较成熟了,它不应该被放到实验室当作一项前瞻技术。”被这个念头振奋的林琦认为,这个行业应该再往前走一走。

2015年,奔着将氢燃料电池车商业化的目标,林琦正式出来单干,创建重塑集团。“我其实还是小看了这个行业的艰难。”林琦笑言“万里行”的途中,由于各地政府的帮助,一切路线均提前规划好,氢气也都提前加满,随车而行。他们没有遭遇加氢的困难,但在实际商业化中,加氢站数量不足、氢燃料成本居高不下、核心技术难以突破等均成了头号难题。好在从零部件企业再到整车企业,再到跟高校联合的研究员,林琦练就了一身推动一项项技术从实验室走向商业化的本领。

与电动车商业化兴于乘用车领域不同,氢燃料电池的商业化兴于商用车。当前,全球氢能产业尚处于初期示范和商业模式探索阶段,相较于纯电动汽车,氢燃料电池汽车在大载重、长续航和高强度的应用场景中具有先天优势,适宜从商用车入手推广普及燃料电池技术。

“商用车保有量仅占我国汽车保有量的12%左右,但它贡献的碳排放量却占55%。2022年上半年,新能源商用车渗透率仅为5%,远低于乘用车的23%。”中国科协主席、世界新能源汽车大会主席万钢说,去年北京冬奥会、冬残奥会期间,1000余辆氢燃料电池汽车实现了大规模示范运行,证明了氢燃料电池汽车在冬季零下20摄氏度的情况下正常运行的技术和经济可行性,应加快推进以氢燃料电池为重点的商用车电动化。

这也是为什么位于上海市嘉定区的重塑集团早早地与产业链伙伴合作建起了一座加氢站。这座加氢站目前每天接待车辆约200辆,积累了较多的行驶数据,为当地加氢站的建设打了一个较好的样板。

 




做好的两件事

在一步步商业化的过程中,重塑集团也逐渐明白了自己必须要做好的两件事。第一件事是要靠燃料电池产品及核心零部件自主化来打造技术壁垒;第二件事则是推动行业的生态建设。

在燃料电池系统中,电堆占据整个系统成本的70%,膜电极在电堆成本里近90%。业内人士认为,判断一家氢燃料电池企业的能力如何,有没有电堆跟膜电极的研发制造能力是一个非常重要的评价指标。

重塑集团抓住这个行业“卡脖子”的技术,花重金投入研发和吸引人才。根据公开消息,2017—2020年Q3重塑集团累计研发投入4.19亿元人民币(下同),占比营收33.72%。核心研究人员如首席技术官Guzy Christopher John曾担任麻省理工学院化学工程实践学院助理教授、Ballard Power Systems副总裁兼首席技术官,拥有丰富的燃料电池产品开发、技术研发及工程服务从业经验。一切努力并没有白费,重塑集团的Caven系列和Prisma镜星系列燃料电池系统突破了多项核心技术,后者的技术指标远高于国家标准。而且重塑集团还在苏州常熟建立了目前全球最大的商用车用燃料电池系统生产基地,已具备一定的燃料电池系统及部分核心零部件的规模化产能。

重塑集团位于加拿大温哥华的研发中心

2017年,重塑集团首批产品交付东风汽车。尽管仅有100台车,但当他看到仓库里长长的货架上摆满了即将交付的氢燃料电池系统时,他感觉已经看到了创业时的小火苗就在这个仓库里开始熊熊燃烧。“我当时每天都在问:什么时候发出去?”谈及这段回忆,林琦掩饰不住的笑意溢满眼眶。目前,重塑集团的客户包括东风汽车、宇通客车、金龙客车、中通客车等多家知名商用车企,深度合作的消息一波又一波。搭载重塑科技氢燃料电池系统的车辆已覆盖国内长三角、珠三角、华中、华北等多个区域,以及德国、瑞士、克罗地亚、日本、马来西亚等国外市场,累计行驶里程已突破1亿公里。

第二件重要的事便是打造生态圈。“氢能的整个生态由氢供应链和氢应用链构成,前者包含‘制、储、加’3个部分,后者则是交通的应用链。现在的情况是,交通应用链跑在前面,而短板是氢的供应链。”北京清华工业开发研究院副院长朱德权指出。

重塑集团正在破圈。去年年底,重塑科技与国内规模最大、品种最齐全的清洁能源供应商和智能电气系统解决方案提供商正泰集团合作,围绕“氢电+交通、氢电+能源”双主线,打通构建氢能全产业链。双方合作产出的首个技术成果——氢能电站产品已投入实际运营。

凯辉基金董事总经理赵晶表示,为了使包括氢燃料电池在内的氢经济成为现实,各国各家企业都需要加快学习速度以降低成本,并大规模建设基础设施——没有哪个个人、公司,甚至国家能单枪匹马做到这一点,这需要全球生态系统共同为之。

 




质变与波动

纵览产业链,虽然中国氢能产业和燃料电池汽车都处于起步阶段,但大有复制锂电池从蓄势到暴增的迹象。万联证券将目前的燃料电池产业比作2011年左右的锂电池产业,类似的技术壁垒、巨量资本支出和超长回报周期让企业发展看似步履维艰,但一旦到达临界点,便会产生质变。

塑集团是国内较早实现燃料电池系统批量化应用的 公司之一

据彭博新闻社报道,尽管全球市场有诸如丰田汽车之类的行业巨头支持,而且燃料电池汽车拥有比电动汽车补充燃料更快、更适合长距离行驶的优点,但在价格昂贵的情况下,这项技术并没有流行起来。不过,若中国将氢燃料汽车作为国家重点项目,就有能力改变这种局面,使行业迎来等候了几十年的转折点。

一位业内人士认为,尽管重塑集团、亿华通等公司在氢燃料电池领域做到了领先,但由于受市场发展所限制,他们需要更优质廉价的动力源作为制氢来源,受上游原料影响较大。此外,氢能源的应用补贴政策很难再有像之前大力扶持电动车一样的力度。“所以,整个行业很难复制动力电池的发展道路,他们也很难成为宁德时代,更无法复制宁德时代这样的上市节奏和技术产权领先。”

根据重塑集团的公开信息,2017—2019年及2020年1—9月,重塑集团营业收入分别为22824.46万元、15551.16万元、69366.24万元及16440.20万元,2018年、2019年营业收入增幅分别为-31.87%、346.05%,波动幅度较大。对此,重塑集团回应表示,行业发展处于初步阶段,而且受政策影响比较大,有波动也正常。

林琦判断,氢燃料电池在2025年以前属于政策扶持期,2025年—2030年将迎来政策脱钩期,2030年以后,就将迎来全面的市场化。如今,重塑集团已做好准备。这家公司的燃料电池系统产品现已应用于客车、运输车、冷藏车、保温车、洒水车、半挂牵引汽车、垃圾车、自卸车等多类车型,不仅如此,公司还积极探索车用领域之外的燃料电池应用场景,已在船舶、工程机械、氢储能、分布式发电等领域开展了燃料电池技术应用探索。

“最近两年,氢能很热。那些因为热度而进来的资本也好,新兴公司也好,大家都要清楚地认识到,这个窗口期很快就会过去。氢燃料电池行业的雏形会逐步形成。”林琦说,“经历过洗牌之后,有长期积累的公司依然还会存在。前期没有积累的公司,走着走着可能就没了,这个时间很短,大概两三年差不多就能看到。”

 

 

 




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氢燃料电池面面观

 



氢能是风、光、水等可再生能源的重要转换枢纽,而在包含‘制、储、运、用’多个环节的氢能产业链中,氢燃料电池作为将氢能转化为电能的关键技术,具有非常重要的地位。在各种燃料电池中,质子交换膜燃料电池具有功率密度高、无电解质泄漏风险、可于室温下快速启停等优点,在交通、便携式发电、中小规模固定式发电等应用场景具有广阔的应用前景。

1.工作原理:燃料电池单体的电压不到1V,为提高输出电压,一般需将多个燃料电池单体堆叠串联组成燃料电池电堆。为了保证燃料电池的正常运行,还需要为电堆匹配附件系统,以持续向燃料电池供给合适温度、压力、流量、湿度的反应物,排出生成的水和热量。电堆和附件系统共同组成燃料电池系统。

2.技术现状:国际上燃料电池技术的代表企业为日本丰田和加拿大巴拉德,其中丰田代表了“金属双极板+乘用车”技术路线,巴拉德则代表了“石墨双极板+商用车”技术路线。2021年丰田发布了Mirai二代燃料电池轿车,寿命和冷启动能力大幅提升。巴拉德最新一代燃料电池产品寿命超过30000小时。当前我国燃料电池技术发展进入加速阶段,各项性能指标快速提升,已经与国际先进水平差距不大。到2030年,我国商用车燃料电池系统寿命预计达到30000h,冷启动温度预计达到-40℃,商用车系统成本预计低于1000元/kW。

3.商业化发展:商用车行驶路线比乘用车简单,对加氢基础设施的要求更低,因此我国选择了以商用车示范运营作为燃料电池商业化进程的起点,这一战略至今已取得了显著成效。截至2021年,我国燃料电池汽车保有量为8922辆,约占世界燃料电池汽车总保有量的18%,预计到2025年,我国燃料电池汽车保有量将达到50000辆。

在我国目前的氢燃料电池汽车销量中,客车占绝大多数,占比达到95%以上。然而如之前所说,由于燃料电池在长途重载领域更具竞争优势,因此预计卡车未来的占比会逐渐增加。

4.竞争态势:为了与纯电动技术路线以及燃油车竞争,燃料电池需进一步提高寿命、可靠性、效率,并降低成本。由于短期内氢气价格难以大幅下降,因此提高效率对于提高燃料电池的竞争力十分关键。同时,在航空、船舶等碳排放量大且减排相对困难的领域,燃料电池由于其自身技术优势,具有很大的应用潜力。









撰文—万慧    

编辑—邹健    

部分摄影—吴俊杰


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