解析首个氢能叉车替换燃油叉车样本 中国“氢车”如何找到市场“熟路”?

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封面新闻 2022-07-19 20:52 45328


封面新闻记者 卢荡 实习生 周昕

“能源是有关国家安全和发展的重要领域。氢能作为一种应用前景广泛的二次能源,对实现我国的‘双碳’目标(碳达峰与碳中和),具有重要意义。”这一阐述,来自国家能源局能源节约和科技装备司司长刘德顺,时间是7月14日。当天,氢能应用现代产业链建设推进会在北京举行。

业界有分析认为,氢能在工业领域应用主要包括两部分,一是直接进入工业生产,二是先从工业生产中的搬运环节做起,将氢能优先用于工业车辆。

研究报告认为,氢能发展在我国处于产业导入阶段,各领域应用正经历“从0到1”的突破期。图为新氢动力车间工作人员。摄影 封面新闻记者 卢荡

数据显示,工业车辆体系中,叉车数量居首,国内每年新增叉车市场规模达千亿级。但相比燃油、蓄电池等叉车,我国氢能叉车虽然开始进入批量生产及商业化应用,但尚属“初级阶段”。而在国外,美国、加拿大、日本、德国、澳大利亚、瑞典、英国等,已优先将氢能燃料电池动力应用于叉车。

值得注意的是,我国首个“氢能燃料电池叉车替换内燃机叉车”样本,已在北京燕山石化开启。而作为政策支撑,2022年3月,国家发改委发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》特别指出,氢能是我国未来能源体系重要组成部分,要加快技术研发和示范应用,探索在工业、交通运输等领域规模化应用。

一个“氢能叉车替换燃油叉车”的样本

7月14日,在北京举行的氢能应用现代产业链建设推进会上,中国工程院院士、中国石化董事长马永生提到一个愿景——在“双碳”目标引领下,作为国有重要骨干能源企业,中国石化正着力打造我国第一氢能公司。

其实,有关氢的尝试,中国石化早已开始。

位于北京房山的燕山石化,始建于1967年。这家隶属于中国石化的老牌石油化工企业,在2021年“首吃螃蟹”——当年10月8日,国际氢能日,燕山石化氢能叉车加注示范站建成,37台氢燃料电池叉车投入使用。而之前在该企业存在多年的燃油叉车,全部退役。这次“迭代”,被燕山石化称为——国内一次投用数量最多的氢能叉车项目。而在氢能研究领域,这次尝试被评价为——我国首个“氢能燃料电池叉车替换内燃机叉车”的样本。

燕山石化建成氢能叉车加注示范站,37台氢燃料电池叉车投用。这次尝试被评价为“氢能叉车替换燃油叉车”的样本。资料图

叉车,指用来搬运、推顶、牵引、起升、堆垛或码放货物的机动车辆。在工业车辆体系中,数量居首,被广泛应用于港口、机场、货场、工厂、仓库及物流配送中心等场景。

2021年,燕山石化90余台燃油叉车推出历史舞台,其机动工程部工作人员算了一笔账——使用氢能叉车,每年可降低二氧化碳排放量近1500吨。

一台氢燃料电池叉车,一次可加入氢气1.2公斤,加气时长3至5分钟,可使用4至6小时。目前,37台氢燃料电池叉车已服役9个余月,其研发生产机构、新氢动力科技有限公司负责人陈海涛算了一笔帐——按统计时长累计270日,统计工作总时长11万小时,平均每台每天工作11.36小时计算,37台叉车在270个工作日减排二氧化碳1065.15吨,年二氧化碳减排量有望达到近1500吨。

新氢动力是京津冀氢能城市示范群天津片区示范企业,身兼中国能源研究会燃料电池专业委员会委员的陈海涛回忆,2021年12月,北京连续几天出现零下19度的低温天气,并伴有大风、降雪。这37台叉车每天工作十余小时,不仅经历了高强度的工作考验,也经受住了低温环境的考验。

一种需更加重视的“局部区域聚集性污染”

氢能有何优势?

“氢能既是清洁能源,也是一种广义上的能源载体和储能方式,更是对冲高碳工业的原料。”中国工程院院士、能源专家刘中民日前在《人民政协报》表示,氢作为能源和物质的双重载体,将发挥联系可再生能源与工业的纽带作用,绿氢制备和氢储输技术应得到广泛推广。

燕山石化以新能源叉车替代燃油叉车,从一个侧面反映了国有企业在“双碳”背景下,践行绿色发展理念更加细化。

其实,包括燃油叉车在内的燃油动力工业车辆的排放问题,已引发多方关注。来自《中国移动源环境管理年报(2021)》的数据显示,2020年,非道路移动源排放二氧化硫、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物分别达到16.3万吨、42.5万吨、478.2万吨、23.7万吨。

氢能叉车等工业车辆属场地作业车,通过较为简单的申请备案,依照相应法规,在作业场地自建加氢设施,可解决加氢难题。摄影 封面新闻记者 卢荡

研究数据显示,以工矿生产中占比最高的3吨级叉车为例,不同工况下平均每小时柴油消耗2.7-4.5升。按平均油耗3.6升/小时、年平均工作2800小时计算,单台3吨级柴油叉车每年仅二氧化碳排放量就近30吨。此外,钢铁企业常用的7吨、10吨级中型叉车以及港口使用较多的16吨、25吨、32吨级重型叉车,其排放与重型物流车不相上下。

不仅如此,叉车等工业车辆还有一个共性——集中使用,几十甚至上百辆叉车同时工作,集中排放不可避免。研究者曾调研某造纸企业,其生产环节使用的叉车超过两百辆,二氧化碳年排放总量达6000多吨。

地处珠三角的广东,是我国叉车使用量最大的地区之一。一位佛山的叉车司机告诉记者,大量柴油叉车在仓库中作业时,“尾气多得让人头晕”。

工业车辆是工业生产中必不可少的环节,关于“局部区域聚集性污染”,陈海涛也表示,平均7至9台3吨级燃油叉车工作一小时,就相当于一辆重卡跑一百公里的二氧化碳排放量。

记者了解到,相比行驶于公共区域的乘用车辆,叉车等非道路移动机械的排放标准相对滞后。例如,原计划2020年12月1日实施的国四排放标准(560kw以下,包括560kw)因种种原因延期。但值得注意的是,有消息显示,今年12月1日该排放标准有望施行。

来自世界工业车辆协会(WITS)的数据显示,2020年全球叉车销量约160万台,2021年在全球疫情影响下“逆势”达到234万余台。2020年,我国新增叉车80余万台,2021年103万台,存量市场近500万台。再加上铲车、场桥、牵引车等,工业车辆每年造成的排放会有多大?陈海涛因此认为,氢能应用从工业车辆做起势在必行,“减排也会立竿见影”。

一次氢燃料电池叉车的“破题”尝试

上述受访叉车工作人员谈及新能源叉车时表示,蓄电池叉车解决了尾气问题,但低温环境下电损会增加,甚至零下25℃无法正常工作。目前看,氢燃料电池叉车兼顾了环保、动力及抗低温的特点。“但因价格问题,不少企业认为一次性投入太大”。

“相比传统燃油叉车,价格确实是一个犹豫点”,一位叉车使用量较大的江苏企业负责人表示,从环保来说,氢燃料电池叉车应该是大势所趋,目前亟需突破的是如何算好成本账。

关于使用成本,燕山石化曾有技术专家表示——整个算下来,相对还是合适的,目前看是一个比较好的应用场景。

报告显示,我国已形成长三角、珠三角、环渤海和川渝鄂四个氢能产业集聚区。图为新氢动力车间。摄影 封面新闻记者 卢荡

“如果一个系统比一辆车都贵,相信很难获得客户和市场。产品应用的关键在于其广泛性,突破生产工艺阻碍,实现批量化生产,对市场有交付能力,才能正向推动产业进程。”新氢动力专家王文清透露,燕山石化项目是氢能叉车应用的典型案例,同时,新氢动力在氢能重卡方面的应用,也得到了客户的认可,比如荣程钢铁、河北钢铁项目;在氢能环卫车领域,新氢动力与盈峰中联合作,取得工信部氢燃料电池环卫车公告。谈及客户提到的成本问题,该公司正通过“租售结合”等模式,提供多元化解决方案。

在氢能领域深耕多年,陈海涛认为,氢能在工业领域应用主要分两大部分,一是直接进入工业生产,“这是一个大课题,需要各级机构、科研院所、工矿企业等协同完成,难度较大。”二是先从工业生产中的搬运环节做起,把氢能优先用于工业车辆。

“氢能道路车辆的能源补给,受限于加氢站过少,应用与推广是一个难点。”陈海涛透露,由于加氢站审批周期长、建设费用高、氢气长途运输困难等原因,短时间难以大范围建设,氢能道路车辆的推广还需要较长时间。但叉车等工业车辆属于场地作业车,通过较为简单的申请备案,依照相应法规,在作业场地自建加氢设施,可以解决加氢难题。

我国是叉车使用大用国,业内人士分析,按整车及全生命周期配套零配件每台平均15万元计算,国内每年新增叉车市场规模达千亿。相比燃油动力叉车,氢能叉车具有能量转化效率高、功率输出稳定、零排放、可在低温环境工作等优点,但因价格成本、推广力度、扶持政策等原因,目前在我国叉车市场中的占比较少。

虽然,我国氢能叉车已开始进入批量生产及商业化应用,例如天津新氢动力、上海捷氢、翼讯创能等企业均研发制造了各型样车或进行了示范应用,但总体处于“初级阶段”。而在一些发达国家,如美国、加拿大、日本、德国、澳大利亚、瑞典、英国,已优先将氢能燃料电池动力系统应用于叉车,并进行推广。

京津冀氢能城市示范群天津片区示范企业——新氢动力的车间工作人员。摄影 封面新闻记者 卢荡

2022年2月,中国人民大学氢能产业与政策研究课题组在《中国氢能产业发展前瞻、政策分析与地方实践》的报告中指出,氢能发展在我国处于产业导入阶段,各领域应用正经历“从0到1”的突破期,但报告同时也指出,各地已陆续发布氢能发展和相关应用规划,参与氢能板块的公司在快速增加。我国氢能产业已实现产业链全面发展,空间上已形成长三角、珠三角、环渤海和川渝鄂四个氢能产业集聚区。

采访中,陈海涛提到一个案例——全球8万多台氢燃料电池车辆载具,近6万台为叉车。美国公司普拉格能源(Plug Power)2020年以累计5万台氢能叉车的生产、运营,在业界遥遥领先,客户包括亚马逊、苹果、沃尔玛、可口可乐、联邦快递等大型企业。

“提高氢能等新能源在工业体系的应用,已被越来越多的国家视作减少工业污染的有效方案之一”,陈海涛相信,这也是助力我国实现“双碳”目标的有效途径之一。

(部分视频素材来自央视、燕山石化)

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