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央企入局，氫能礦卡加速前行

發(fā)布時(shí)間：

2024-05-17

在綠色礦山智慧化建設(shè)大潮裹挾下，礦卡電動(dòng)化轉(zhuǎn)型已經(jīng)是大勢所趨。氫燃料電池能夠?qū)崿F(xiàn)零排放，從而被礦產(chǎn)業(yè)所看好，氫能礦卡也在悄然發(fā)力中。

近期，國家能源集團(tuán)、徐工集團(tuán)、氫通新能源三方簽約開發(fā)全球首臺(tái)套240噸氫能礦用剛性自卸車；中國兵器宣布全球首臺(tái)136噸級(jí)氫能源礦用車成功下線。這一系列消息，讓氫能礦卡這樣一個(gè)龐然大物又回到公眾視野。事實(shí)上，近年來眾多企業(yè)一直在加緊氫能礦卡的研發(fā)和推廣，燃料電池礦卡的市場潛力也在逐漸釋放。

燃料電池礦卡因何被央企看好，目前燃料電池礦卡的技術(shù)、市場發(fā)展如何？

采礦業(yè)碳減排推動(dòng)氫能礦卡發(fā)展

采礦業(yè)碳排放占全球排放總量的1-2%，礦業(yè)企業(yè)減碳成為全球礦業(yè)治理的一個(gè)重要指標(biāo)。我國礦業(yè)行業(yè)是碳排放大戶，面對(duì)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)對(duì)礦業(yè)行業(yè)提出新的更高要求，眾多礦企將開發(fā)綠色低碳礦山作為了重要目標(biāo)。

目前絕大部分大型礦卡均使用柴油動(dòng)力系統(tǒng)，運(yùn)輸所消耗的柴油可以占到碳排放量的30-50%，因此大型礦卡電動(dòng)化一直是行業(yè)努力的方向。由于大型礦卡重載、工況惡劣且長時(shí)間作業(yè)的實(shí)際需求，純電動(dòng)礦卡因其存在續(xù)駛里程短、充電時(shí)間長、電池體積大重量重等弊端，無法很好的滿足實(shí)際需求。

煤炭礦山作為典型的“短倒運(yùn)輸”場景，其里程相對(duì)較短、行駛路線相對(duì)固定，是適合氫車應(yīng)用的理想場景。而氫能礦卡既能滿足運(yùn)輸?shù)拇筝d重，還能長時(shí)間連續(xù)工作，可滿足礦山每天20小時(shí)以上的高強(qiáng)度作業(yè)，適合礦區(qū)安全、載貨量大的作業(yè)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)綠色礦山的重要抓手。在此形勢下，近年來，國內(nèi)許多企業(yè)加快了氫能礦卡的研發(fā)投入。

今年4月24日，氫通新能源與國家能源集團(tuán)、徐工集團(tuán)簽約，憑借國家能源集團(tuán)廣闊的應(yīng)用場景，依托徐工集團(tuán)在礦卡領(lǐng)域的引領(lǐng)技術(shù)、發(fā)揮氫通新能源在大功率氫燃料電池開發(fā)能力及資源整合的優(yōu)勢，由三方聯(lián)合開發(fā)全球首臺(tái)套240噸氫能礦用剛性自卸車，計(jì)劃將于2024年第四季度在國能寶日希勒煤礦交付使用。

1月29日，中國兵器工業(yè)集團(tuán)有限公司發(fā)布消息稱，全球首臺(tái)136噸級(jí)氫能源礦用車已成功下線。據(jù)悉，這款由兵器工業(yè)集團(tuán)所屬北方股份研制的136噸級(jí)氫能源礦用車載重136噸，搭載業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的質(zhì)子交換膜燃料電池以及70MPa高壓大容量車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)，與等噸位柴油動(dòng)力礦用車相比，年減少二氧化碳排放1815噸。

此外，由中聯(lián)礦機(jī)、閎臻智能、鯤華科技聯(lián)合開發(fā)的中聯(lián)重科ZT125FCEV氫能源礦卡正式成功交付給客戶；陜西同力重工聯(lián)合佛山仙湖實(shí)驗(yàn)室、仙湖氫電共同研發(fā)的氫能源寬體車在內(nèi)蒙古寶利煤礦落地測試運(yùn)營。

事實(shí)上，除上述企業(yè)外，近年來濰柴集團(tuán)、福田汽車、勝利能源、鐵辰智能等等企業(yè)也對(duì)氫能礦卡進(jìn)行了布局研發(fā)，并持續(xù)推動(dòng)氫能礦卡落地應(yīng)用。

礦卡用燃料電池在持續(xù)進(jìn)步

礦山不同于一般的燃料電池應(yīng)用場景，由于礦山道路受地形條件、開采規(guī)模等因素影響，路況極為復(fù)雜，路面凹凸不平、坡度大、粉塵多，這對(duì)氫能礦卡的性能提出了極為嚴(yán)苛的要求。首先是顛簸的路況對(duì)礦卡的抗振能力要求極高，抗振性能不足有可能出現(xiàn)支架斷裂、電池箱體開裂。氫通新能源創(chuàng)始人任亞輝告訴高工氫電，為保證氫能礦卡的可靠性和穩(wěn)定性，氫能礦卡在加強(qiáng)車架和車廂設(shè)計(jì)的同時(shí)，他們還對(duì)燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，提升了系統(tǒng)本身的抗震能力，再基于強(qiáng)度和疲勞仿真進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)合理化設(shè)計(jì)，提升了支撐抗震能力。

其次，惡劣的路況使氫能礦卡對(duì)動(dòng)力要求較高，燃料電池功率往往要超過200kW。目前鯤華科技、氫通新能源等企業(yè)都在開發(fā)大功率的燃料電池。鯤華科技副總裁歐陽端詳表示，目前鯤華科技已經(jīng)開發(fā)出了單堆250kW氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其高集成度可有效降低燃料電池在整個(gè)車體的占用空間，同時(shí)，也大大提升了運(yùn)行效率。

氫通新能源也針對(duì)礦山等大功率場景應(yīng)用開發(fā)了180kW、220kW、300kW氫燃料電池系統(tǒng)，未來可根據(jù)不同配套車型，在有限空間內(nèi)布置更多的電池系統(tǒng)，以滿足整車動(dòng)力需求。氫通新能源還通過對(duì)燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)與整車熱管理系統(tǒng)進(jìn)行整合，提升了電池的散熱能力。

此外，礦區(qū)粉塵多，空氣中含有大量的雜質(zhì)，也容易造成對(duì)燃料電池污染，加速電池衰減。一般情況下，在空氣進(jìn)入燃料電池堆之前，通常會(huì)使用空氣濾清器對(duì)空氣進(jìn)行處理，一方面要通過物理過濾層對(duì)空氣中的顆粒物進(jìn)行過濾，另一方面還需要對(duì)雜質(zhì)氣體如SO?及NOx等進(jìn)行化學(xué)吸附，以提高反應(yīng)氣體的純凈度。根據(jù)鯤華科技、氫通新能源等企業(yè)介紹，為了避免粉塵污染，他們采用了三重空濾（即兩層物理過濾加一層化學(xué)吸附）對(duì)空氣進(jìn)行處理，可有效避免燃料電池吸入雜質(zhì)。

可見，隨著國內(nèi)眾多燃料電池企業(yè)的持續(xù)研發(fā)，礦車用燃料電池技術(shù)正逐步走向成熟。

閉環(huán)式運(yùn)營助力氫能礦卡商業(yè)化

盡管氫能礦卡在技術(shù)研發(fā)方面有一定的突破，但要讓氫能礦卡真正走向規(guī)模化商用，依然需要解決成本過高的難題。
據(jù)悉，目前一臺(tái)氫能礦卡的價(jià)格是同等噸量燃油礦卡價(jià)格的2.5倍左右。而且，由于氫能礦卡的使用場景是在礦區(qū)而非工業(yè)區(qū)，因此還要在礦區(qū)配套建設(shè)加氫站和運(yùn)氫設(shè)施。因此，前期過高的購置、建設(shè)成本往往讓用戶望而卻步。

氫通新能源創(chuàng)始人任亞輝介紹，氫通能源正在為氫能礦卡打造一個(gè)閉環(huán)的運(yùn)營場景。氫通新能源攜手中國華能將在呼倫貝爾經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)光伏發(fā)電制綠氫項(xiàng)目，該項(xiàng)目項(xiàng)目建成后，年發(fā)電量為5.08億kW·h，年制氫量約為8710噸，這些綠氫將為氫能礦卡提供廉價(jià)氫氣。

據(jù)測算，該項(xiàng)目綠電制氫的成本在18元左右，到礦用終端為23～25元/公斤，以130噸氫能礦卡舉例，在其15年的全生命周期內(nèi)，用氫比用油能多省900～1700萬元。而240噸礦卡單日氫耗是130噸氫能礦卡氫耗的三倍多，在同等的氫氣價(jià)格趨勢和系統(tǒng)價(jià)格條件下，其TCO成本將更低。

此外，隨著燃料電池核心材料國產(chǎn)化進(jìn)程加快，以及應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，燃料電池系統(tǒng)價(jià)格不斷下探，未來氫能礦卡的價(jià)格下降也會(huì)越快。

另一方面，政府政策的支持與鼓勵(lì)也給氫能礦卡商業(yè)化提供了有力支撐，很多國內(nèi)主要礦區(qū)城市均出臺(tái)了鼓勵(lì)氫能礦卡的應(yīng)用的政策。今年1月19日，攀枝花市人民政府印發(fā)（2024）1號(hào)文關(guān)于《攀枝花市碳達(dá)峰實(shí)施方案》的通知，明確提出：穩(wěn)步推進(jìn)換電模式和氫燃料電池在重型貨運(yùn)車輛、營運(yùn)大客車領(lǐng)域的試點(diǎn)應(yīng)用，力爭到2030年基本實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化。

《青海省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2022-2035年）》印發(fā)。《規(guī)劃》提出：到2025年，綠氫生產(chǎn)能力達(dá)4萬噸左右，建設(shè)綠電制氫示范項(xiàng)目不少于5個(gè)，燃料電池車運(yùn)營數(shù)量不少于150輛，礦區(qū)氫能重卡不少于100輛。

面向未來，礦山終會(huì)迎來新一輪的綠色革命。低碳高效的氫能礦卡將是助力綠色智慧礦山節(jié)能減排，提質(zhì)增效目標(biāo)達(dá)成的重要“法寶”。未來，氫能礦卡將承載我國礦產(chǎn)行業(yè)穩(wěn)穩(wěn)走上綠色發(fā)展之路。

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