科技冬奧進行時

零下30攝氏度極寒天氣下可實現(xiàn)浸車冷啟動;最大爬坡度高于20%的路面上車速可達每小時15至20公里;25分鐘內車廂速熱可至10攝氏度……在不久前召開的中關村氫能發(fā)展論壇上，清華大學長聘教授、國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”專項——“氫能出行關鍵技術研究與應用示范”項目負責人楊福源向科技日報記者亮出最新項目進展。

楊福源介紹，截至目前，服務北京2022年冬奧會冬殘奧會的6款氫燃料電池客車已完成整車測試、提供動力燃料的加氫站已建成2座、氫能調度系統(tǒng)與保障服務方案正在不斷完善，這意味著計劃于今年6月首批交付使用的“零碳排放”氫能汽車將正式開啟綠色出行。

100%國產技術打造綠色出行“利器”

與夏季奧運會不同，冬奧會舉辦期間，氣溫低值可達零下三四十攝氏度，而且北京2022年冬奧會項目場館分布于北京、延慶、張家口3個賽區(qū)，距離跨度近200公里，低溫環(huán)境下的車輛啟動、續(xù)航、山地路況對氫燃料汽車提出更高要求。

為此，北汽福田汽車股份有限公司(以下簡稱北汽福田)承擔了“冬奧服務場景下高性能氫燃料客車研發(fā)”任務。“面向冬奧會低碳出行重大需求，我們需要研發(fā)具備高經濟性、高動力性、快速冷啟動與車站通訊功能的氫燃料電池客車。”北汽福田歐輝客車研發(fā)副總裁劉繼紅接受科技日報記者采訪時表示，關鍵零部件及核心技術突破并實現(xiàn)100%國產化替代是團隊面臨的艱巨任務。

據了解，經過近3年技術攻關，北汽福田團隊研發(fā)了集智能化、平臺化、集成化、通用化于一體的新一代快速冷啟動高功率密度燃料電池系統(tǒng)和極寒條件下快速升溫動力電池系統(tǒng)。劉繼紅告訴科技日報記者，整車集成熱管理技術可將燃料電池系統(tǒng)的余熱供車廂取暖，有效降低氫耗與電耗，達到節(jié)能效果。同時，整車動力性的創(chuàng)新管理使燃料電池與動力電池能量實現(xiàn)耦合，對整車動力效率進行優(yōu)化，實現(xiàn)低溫快速冷啟動與節(jié)能運行目標。

2019年寒冬，在內蒙古牙克石高寒地區(qū)，只見北汽福田12米氫燃料電池大巴車在大雪覆蓋的道路上行駛。經過測試，車輛在低于零下25攝氏度環(huán)境下靜置72小時后，整車動力電池系統(tǒng)平均加熱速率達到每分鐘5攝氏度;2020年同期，氣溫環(huán)境較一致的條件下，加熱速率達到每分鐘7.2攝氏度。

負責“氫燃料客車安全出行保障測試技術研究”的北京市產品質量監(jiān)督檢驗院研發(fā)主任胡芳芳告訴科技日報記者：“通過2019與2020年持續(xù)兩個冬季的檢測與評估顯示，氫燃料電池汽車低溫性能非常可靠，續(xù)駛里程明顯優(yōu)于純電動汽車。”

根據項目團隊之一的北京交通發(fā)展研究院預測，北京冬奧會期間，212輛“100%國產”氫燃料電池客車通過5座“100%綠氫”加氫站提供加氫服務，預計可實現(xiàn)每輛車每千米0.28升的節(jié)油效益，總節(jié)油量約9.6噸，實現(xiàn)每輛車每千米0.75千克的減碳效益，總碳減排量約30噸。

全鏈條監(jiān)管保障“綠氫”安全智慧調度

實現(xiàn)氫能出行的前提是氫能安全，氫的“制—儲—運—加—用”全鏈條供需都須安全技術保障。楊福源強調，項目研究工作將圍繞氫能示范及奧運服務和氫能安全及信息監(jiān)控兩條主線展開，信息平臺將為制氫廠、運氫車、加氣站和示范車提供全鏈監(jiān)控，確保氫能使用“萬無一失”。

楊福源表示，清華大學正在負責開發(fā)氫能與燃料電池信息監(jiān)控平臺，通過仿真模擬與傳感器監(jiān)測，實現(xiàn)制氫、儲氫、運氫、加氫數據的實時采集與模型維護，達到數據管理的效果，最終實現(xiàn)科學用氫預測與智能運氫調度。

據了解，該項目中氫能的制、儲、運、加、用由北京億華通科技股份有限公司牽頭組織，加氫站分別位于大興、昌平、延慶、張家口等冬奧服務沿線。賽后，212輛氫能客車將繼續(xù)作為城市公交和旅游客車投入使用，加快張家口氫能城市建設步伐，并促成北京市延慶區(qū)打造氫能示范區(qū)，加速整個區(qū)域交通領域的能源轉型。

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