央企入局，氫能礦卡加速前行
發布時間：
2024-05-17
在綠色礦山智慧化建設大潮裹挾下，礦卡電動化轉型已經是大勢所趨。氫燃料電池能夠實現零排放，從而被礦產業所看好，氫能礦卡也在悄然發力中。
近期，國家能源集團、徐工集團、氫通新能源三方簽約開發全球首臺套240噸氫能礦用剛性自卸車；中國兵器宣布全球首臺136噸級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龐然大物又回到公眾視野。事實上，近年來眾多企業一直在加緊氫能礦卡的研發和推廣，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、市場發展如何？
采礦業碳減排推動氫能礦卡發展
采礦業碳排放占全球排放總量的1-2%，礦業企業減碳成為全球礦業治理的一個重要指標。我國礦業行業是碳排放大戶，面對碳達峰、碳中和目標對礦業行業提出新的更高要求，眾多礦企將開發綠色低碳礦山作為了重要目標。
目前絕大部分大型礦卡均使用柴油動力系統，運輸所消耗的柴油可以占到碳排放量的30-50%，因此大型礦卡電動化一直是行業努力的方向。由于大型礦卡重載、工況惡劣且長時間作業的實際需求，純電動礦卡因其存在續駛里程短、充電時間長、電池體積大重量重等弊端，無法很好的滿足實際需求。
煤炭礦山作為典型的“短倒運輸”場景，其里程相對較短、行駛路線相對固定，是適合氫車應用的理想場景。而氫能礦卡既能滿足運輸的大載重，還能長時間連續工作，可滿足礦山每天20小時以上的高強度作業，適合礦區安全、載貨量大的作業環境，是實現綠色礦山的重要抓手。 在此形勢下，近年來，國內許多企業加快了氫能礦卡的研發投入。
今年4月24日，氫通新能源與國家能源集團、徐工集團簽約，憑借國家能源集團廣闊的應用場景，依托徐工集團在礦卡領域的引領技術、發揮氫通新能源在大功率氫燃料電池開發能力及資源整合的優勢，由三方聯合開發全球首臺套240噸氫能礦用剛性自卸車，計劃將于2024年第四季度在國能寶日希勒煤礦交付使用。
1月29日，中國兵器工業集團有限公司發布消息稱，全球首臺136噸級氫能源礦用車已成功下線。據悉，這款由兵器工業集團所屬北方股份研制的136噸級氫能源礦用車載重136噸，搭載業內領先的質子交換膜燃料電池以及70MPa高壓大容量車載儲氫系統，與等噸位柴油動力礦用車相比，年減少二氧化碳排放1815噸。
此外，由中聯礦機、閎臻智能、鯤華科技聯合開發的中聯重科ZT125FCEV氫能源礦卡正式成功交付給客戶；陜西同力重工聯合佛山仙湖實驗室、仙湖氫電共同研發的氫能源寬體車在內蒙古寶利煤礦落地測試運營。
事實上，除上述企業外，近年來濰柴集團、福田汽車、勝利能源、鐵辰智能等等企業也對氫能礦卡進行了布局研發，并持續推動氫能礦卡落地應用。
礦卡用燃料電池在持續進步
礦山不同于一般的燃料電池應用場景，由于礦山道路受地形條件、開采規模等因素影響，路況極為復雜，路面凹凸不平、坡度大、粉塵多，這對氫能礦卡的性能提出了極為嚴苛的要求。 首先是顛簸的路況對礦卡的抗振能力要求極高，抗振性能不足有可能出現支架斷裂、電池箱體開裂。氫通新能源創始人任亞輝告訴高工氫電，為保證氫能礦卡的可靠性和穩定性，氫能礦卡在加強車架和車廂設計的同時，他們還對燃料電池系統進行二次開發，提升了系統本身的抗震能力，再基于強度和疲勞仿真進行支撐結構合理化設計，提升了支撐抗震能力。
其次，惡劣的路況使氫能礦卡對動力要求較高，燃料電池功率往往要超過200kW。目前鯤華科技、氫通新能源等企業都在開發大功率的燃料電池。鯤華科技副總裁歐陽端詳表示，目前鯤華科技已經開發出了單堆250kW氫燃料電池發動機系統，其高集成度可有效降低燃料電池在整個車體的占用空間，同時，也大大提升了運行效率。
氫通新能源也針對礦山等大功率場景應用開發了180kW、220kW、300kW氫燃料電池系統，未來可根據不同配套車型，在有限空間內布置更多的電池系統，以滿足整車動力需求。氫通新能源還通過對燃料電池熱管理系統與整車熱管理系統進行整合，提升了電池的散熱能力。
此外，礦區粉塵多，空氣中含有大量的雜質，也容易造成對燃料電池污染，加速電池衰減。一般情況下，在空氣進入燃料電池堆之前，通常會使用空氣濾清器對空氣進行處理，一方面要通過物理過濾層對空氣中的顆粒物進行過濾，另一方面還需要對雜質氣體如SO?及NOx等進行化學吸附，以提高反應氣體的純凈度。 根據鯤華科技、氫通新能源等企業介紹，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吸附）對空氣進行處理，可有效避免燃料電池吸入雜質。
可見，隨著國內眾多燃料電池企業的持續研發，礦車用燃料電池技術正逐步走向成熟。
閉環式運營助力氫能礦卡商業化
盡管氫能礦卡在技術研發方面有一定的突破，但要讓氫能礦卡真正走向規模化商用，依然需要解決成本過高的難題。
據悉，目前一臺氫能礦卡的價格是同等噸量燃油礦卡價格的2.5倍左右。而且，由于氫能礦卡的使用場景是在礦區而非工業區，因此還要在礦區配套建設加氫站和運氫設施。因此，前期過高的購置、建設成本往往讓用戶望而卻步。
氫通新能源創始人任亞輝介紹，氫通能源正在為氫能礦卡打造一個閉環的運營場景。氫通新能源攜手中國華能將在呼倫貝爾經濟技術開發區建設光伏發電制綠氫項目，該項目項目建成后，年發電量為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氫氣。
據測算，該項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，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，在同等的氫氣價格趨勢和系統價格條件下，其TCO成本將更低。
此外，隨著燃料電池核心材料國產化進程加快，以及應用規模的擴大，燃料電池系統價格不斷下探，未來氫能礦卡的價格下降也會越快。
另一方面，政府政策的支持與鼓勵也給氫能礦卡商業化提供了有力支撐，很多國內主要礦區城市均出臺了鼓勵氫能礦卡的應用的政策。今年1月19日，攀枝花市人民政府印發（2024）1號文關于《攀枝花市碳達峰實施方案》的通知，明確提出：穩步推進換電模式和氫燃料電池在重型貨運車輛、營運大客車領域的試點應用，力爭到2030年基本實現電動化。
《青海省氫能產業發展中長期規劃（2022-2035年）》印發。《規劃》提出：到2025年，綠氫生產能力達4萬噸左右，建設綠電制氫示范項目不少于5個，燃料電池車運營數量不少于150輛，礦區氫能重卡不少于100輛。
面向未來，礦山終會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能減排，提質增效目標達成的重要“法寶”。未來，氫能礦卡將承載我國礦產行業穩穩走上綠色發展之路。
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