根據我國氫燃料電池發展趨勢，重卡、攪拌車、牽引車、自卸車等工程車輛將率先實現動力轉型。但是，目前國內氫能重卡等車輛使用的燃料電池功率普遍偏低，無法滿足實際使用需求。未來車用氫燃料電池系統發展趨勢，將向200kW級別以上邁進。

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——在2022（第四屆）高工氫電產業峰會上， 三一氫能科技梁新星博士分享了對國內大功率燃料電池系統開發意義及難點的看法。以下是他演講的具體內容：

氫燃料電池汽車具備零污染、續駛里程長、抗低溫性能優異等特點，在重卡、有軌電車、船舶等應用領域有著明顯優勢。當前氫燃料電池系統功率向大功率方向發展的趨勢比較明顯，在工程車領域，氫燃料電池200kW動力需求只是“起步價”。現階段氫燃料電池系統功率大多集中在110kW，正朝著200kW邁進，未來會達到300kW級別甚至更高。

開發燃料電池大功率系統的意義

“為何國內燃料電池系統企業要持續研發大功率產品呢？從技術方面，可以延長重卡大負荷運行的時間，降低重卡的購置成本，提高重卡的載貨量，以及降低氫耗；從市場層面，可以拓展燃料電池的應用領域和邊界。”梁新星講道。

現在的氫能重卡車輛，是由氫燃料電池先給動力電池供電，再由動力電池給汽車供電。這樣的結構，使得氫燃料電池只能滿足車輛在啟動階段和巡航階段的動力要求。但在加速、上坡和超載的特殊情況下，由于對功率要求比較大，這使得小功率的氫燃料電池無法滿足動力需求，要靠動力電池自身放電補償功率差距。

如果長期處于加速、上坡和超載等工況條件下，動力電池很容易造成欠電。最好的解決辦法就是提高氫燃料電池的功率，讓動力電池僅起到改善動態響應速率的作用，它本身放電的時間較短，不易欠電，重卡就可以長期地處于高負荷的工作狀態。

在降低購置成本方面，氫燃料電池功率增大，可以降低對動力電池容量的要求。隨著技術進步，氫燃料電池成本下降速度較動力電池成本下降更迅速。當前120kW氫燃料電池加鋰電池110kW·h的動力系統總成本約為64.8萬元，預計2025年使用大功率燃料電池動力系統總成本下降約42%，屆時200kW氫燃料電池加30kW·h鋰電池的動力系統總成本約為37.6萬元。

在提升載貨量方面，動力電池自身的能量密度比較低，重量也比較重。提高燃料電池功率以后，后續航能力提升，只需配套小容量型或高功率型鋰電池，動力系統自重將降低約470kg，這就意味著車輛可拉更多貨物，經濟效益得到提升。

在降低氫耗方面，燃料電池功率增大，隨之高效運行功率區間也會擴大，大功率系統高效運行區間將是目前系統的2倍以上。同時，系統效率也會提升，可以有效降低氫耗，減少使用成本。據測算，當氫耗7kg/100km、氫氣價格在20元/kg時，如果車輛購置費下降至46萬元，那么氫燃料電池重卡運營TCO經濟性將大大超過燃油車。

此外，從市場的角度來說，開發大功率燃料電池系統也有利于進一步的拓展燃料電池系統的應用范圍。發展大功率燃料電池系統可重點推進氫燃料電池在重卡、攪拌車等中重型車輛應用，有序開拓工程機械、客、貨汽車市場，逐步探索在船舶、航空器等領域的應用。

大功率燃料電池系統開發難點

“大功率系統既然這么好，那為什么鮮有報道在重卡中的應用？我們認為，難點主要體現在三個方面。分別為電堆的匹配比較困難，BOP的選型比較困難，和散熱問題比較難解決。”梁新星指出。

在電堆方面，目前一些系統廠商已經推出了200kW以上的燃料電池系統，但主要采用的是雙堆或雙系統的方案，這種方案的缺點是系統緊湊性欠佳，對于重卡來說，空間占比過大。此外該方案結構復雜，可靠性也難以保證。相對來說，單堆緊湊性較好，可以滿足重卡裝車需求。但是，大功率單電堆設計難度大，目前公開資料尚未發現單堆功率超過250kW。

從BOP的角度來講，在產品層面基本上能夠滿足車用領域大功率的需求，但技術還不夠成熟，產品有待充分的實踐驗證。而且各細分領域只有少數廠家能夠滿足大功率需求，匹配大功率系統的BOP價格又偏高。

現在大功率電堆和相應的BOP產品已處于驗證階段，如何解決大功率氫燃料電池的散熱難題，將成為接下來該行業的研究重點。氫燃料電池發動機在散熱問題上的需求，遠遠高于傳統發動機。氫燃料電池的工作溫度相對較低，散熱器中冷卻液與環境的溫差比傳統汽車小，這就給熱管理帶來了十分嚴峻的挑戰，以200kW的燃料電池系統為例，其散熱器散熱功率高達230kW。

三一氫能科技用品質改變世界

三一氫能科技是三一集團的全資子公司。企查查資料顯示，該公司于今年8月5日注冊成立，注冊資本1億元人民幣，主營氫燃料電池系統、電堆的研發、生產和銷售，依托三一集團工程機械和商用車實現全國范圍應用推廣。

高工氫電了解到，三一氫能科技目前已聚集40余人具有豐富行業經驗的核心研發團隊，碩博以上學歷占比80%以上，并與同濟大學、電子科技大學、天津大學等建立了良好的合作關系，針對成本高、壽命短、可靠性差的行業痛點，致力于大功率、高可靠性、高耐久性、低成本的燃料電池系統及電堆開發。

據梁新星介紹，目前三一氫能科技的首款120kW的燃料電池系統已經下線，并且已通過了國家強檢認證，其額定功率為124kW，峰值功率130kW，系統效率＞42%，在零下30℃的情況下，可低溫冷啟動。三一氫能科技將秉持“創建一流企業，造就一流人才，做出一流貢獻”的企業宗旨，和行業同仁一起向著開發大功率燃料電池邁進，用品質改變世界。