氢听剧场:胡泉——《氢燃料电池在物料搬运行业的应用》

发表时间:2020-11-27 16:15

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胡泉

总经理

英飞腾(上海)氢能源发展有限公司



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氢燃料电池在物料搬运行业的应用


Application of hydrogen fuel cell

in material handling industry



今天我给大家介绍氢燃料电池一个非常有特色也非常重要的细分应用市场,物料搬运。物料搬运这个词应该是从英文翻译借用过来的,实际更口语化一点就是叉车及其它各种搬运类设备,包括平衡重叉车、堆高车、托盘搬运车、牵引车及各类自动行驶载具(AGV)等。从背景图片上可以看到,这类车辆在港口、机场、仓储物流等场所有非常集中广泛的应用。我今天就给大家介绍一下我们英飞腾公司在物料搬运用燃料电池上的一些探索和成果。


2018年以来,中国氢能及燃料电池行业非常火热,但从实际推广应用的规模和数量上还是相当有限,而且几乎全部都集中在道路车辆上,到目前为止总数应该没有超过8000辆,这应该已经是世界各国中氢能车辆推广数量最多的了,但离真正的产业化预计还有较长一段路要走。唯独有一个氢动力应用场景全球累计推广规模已经超过30,000辆,且2012-2019年复合增长率超过40%--它就是今天我要给大家要分享的物料搬运。


氢燃料电池能在物料搬运行业能得到这么广泛的应用在我看来是由于燃料电池的特性完美贴合了现代物料搬运的需求。首先,现代物料搬运经常需要高强度连续作业。氢燃料电池加氢只需2-3分钟,而铅酸锂电充电则需要几个小时,即使采用换电池的方法也要约半个小时;铅酸及锂电池在电量不足时无法满功率输出,影响操作效率,而燃料电池可以保持恒定功率输出,确保高强度连续作业。其次,物料搬运对清洁环保的要求越来越高。机场、港口要求绿色化、智能化,大型仓储物流中心更多的采用全封闭结构,不仅燃油叉车因为排放和噪音日益受限,铅酸锂电也可能因为充电以及维护保养过程中产生的有害物质排放及泄露造成污染,特别是对于食品、药品、化妆品等对环境敏感性商品,而燃料电池可以真正做到全程零排放零污染。再次,电子商务普及以及外卖业务蓬勃发展等推动冷链物流快速发展,需要物料搬运设备能够适应低温环境以及温度冲击,而燃料电池在低温条件下性能和效率均高于铅酸锂电。最后,也是最为重要的一点,成本。现代物流的发展,对专业化和成本控制提出了越来越高的要求,仓储物流的效率及成本越来越成为企业间竞争的一个重要环节。事实证明,燃料电池在高强度连续作业情景下的综合使用成本低于锂电铅酸。这一点非常重要,所以我想稍微展开来讲一下。


大家现在看到的是美国能源部可再生能源办公室针对高强度连续作业情景下(每年每台叉车运行3000小时)燃料电池以及铅酸电池叉车的综合使用成本对比。先说结论,对于一类和二类叉车,即平衡重类叉车,氢燃料电池比铅酸电池的综合使用成本低约25%,对于三类叉车,即托盘搬运车,氢燃料电池比铅酸电池的综合使用成本低约20%。对于习惯性听到燃料电池使用起来如何如何昂贵的我们而言,咋一听上去这个结论似乎有点难以置信,我们不妨来细细分解下。首先要强调这里对比的是全生命周期成本,包括设备购置折旧以及日常使用维护成本。设备购置又主要包括叉车、电池以及充电/加氢基础设施,按各自使用寿命计算每台叉车每年这些设备的折旧。日常使用维护成本包括:电池及叉车的维护保养成本、换电池/加氢的人工成本、电池和充电设备/加氢设备的空间占用成本,还有氢气和电费成本,全部考虑进去。你可以看到在不同成本要素里面,燃料电池和铅酸是各有千秋。而燃料电池最终能够帮你节省成本,关键优势在于三方面:电池折旧,人工成本以及空间成本。燃料电池的折旧低于铅酸电池,一方面是因为寿命,可长达8-10年(石墨堆可以做到2万小时寿命甚至更高),而铅酸通常只有3-4年。另一方面是因为和叉车的配比:因为加氢时间很短,一辆叉车只需要配备一块燃料电池就可以高强度连续作业,而铅酸需要2-3块。关于人力成本,驾驶叉车的操作都是一样的,差异在于铅酸需要更换电池并长时间充电。电池又是非常重的,你要把它从车上卸下来,再把新的电池装进去,很是费时费力,这个活也不是很好干的活,工人也不乐意干。而加氢又轻松又快捷,可以节省大量替换电池及充电的时间,从而大幅节约成本。空间成本优势的原因同样在于叉车电池配比:铅酸电池不仅要求更多的存放电池的室内空间,还需要配备更多的充电设施,这些都会降低仓库面积的有效利用率。由于产出和地方贡献相对低,现在国内尤其是经济发达地区的物流分发中心、仓储中心申请拿地或扩建越来越难,受到非常大的限制。中国人均可用土地面积小的基本国情不会变,仓储物流用地越来越金贵,燃料电池相对铅酸锂电在仓储空间占用上的节省也会越来越可观。


显然,燃料电池也有一些要素成本目前显然是比铅酸高的,比如氢气成本要高于电力成本,加氢基础设施成本高于充电设备成本,但相互抵消后的综合使用成本燃料电池还是要低于铅酸。


另外需要说明的是以上的成本对比仅仅局限于直接成本,对于间接成本和机会成本没有考量。比如,燃料电池的可回收性非常好。大家知道燃料电池很大一块成本是电堆,电堆里面最大一块是膜电极,而膜电极中催化剂又最核心。催化剂大家都知道目前主流用的还是铂金,铂金它是贵金属,使用过程中损耗非常低,回收价值大。燃料电池的其它很多部件也都可以回收再用。反过来讲可回收性最差的应该是锂电。锂电目前回收目前还是一个难题,我国锂动力电池车路上已经跑了很多,但是退下来的锂电依然没有一个好处理回收方法。如果真正以全生命周期视角来看,把回收处置成本也计算在内,把潜在的工作效率提升也量化进来,燃料电池优势会更明显。


说下市场空间。左边这个图是目前全球范围内叉车氢燃料电池的出货量,已经超过3万台,主要在美国,可以看到增长速度非常快。中国是一个什么情况呢?给大家报一个数字,中国叉车保有量约350万台,每年新增的销售是60万台,电动叉车占将近一半。按10%的替换比例算,将有35万台存量叉车可替换,再加每年约6万台的新增量。所以它是一个细分的应用,但是它是一个非常大的市场。


我们公司情况简单介绍一下,英飞腾源于美国,2007年成立,核心团队开发了美国第一台氢能源大巴,2018初年被国内德迩集团全资收购,成为德迩集团新能源产业的重要一员。英飞腾叉车燃料电池通过奔驰工厂上千个小时验证后开始批量供货。同年,英飞腾中国成立,为中国市场提供产品和服务。随着业务范围的不断扩大,2019年12月成立英飞腾(上海)。除了叉车氢燃料电池,我们也面向国内市场开发了针对物流车、大巴的氢动力系统。


英飞腾做的是一个氢动力系统平台,我们的核心技术是在系统控制。利用独特感应器融合设计理念打造的业内首个飞行记录仪,可以实现系统的自我感知、自我诊断、自我调节,大大提高系统的稳定性、可靠性和效率。正因为此,我们才能切入普拉格的客户,在市场中立稳脚跟。


这张图是目前我们的产品和客户案例。可以看到美国奔驰一个工厂就有四五百台氢能叉车,一天就要消耗一吨多氢气。除此之外,目前我们的叉车燃料电池还批量供应给宝马、莱德物流、米其林轮胎等世界500强企业。2020年,英飞腾和美国最大的叉车主机厂之一签订长期供货协议,合同金额达到几千万美元。


我们也和国内叉车主机厂完成了产品验证配套,片子上可以看到我们在国家级测试中心完成包括爬坡在内等一系列测试的场景。我们按国家标准完成了所有电动叉车的测试,包括能耗、强化测试,已经达到了批量供货标准。最后是一个公司的短片,请播放一下。


我还会在会场,欢迎大家过来交流。




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