根据我国氢燃料电池发展趋势，重卡、搅拌车、牵引车、自卸车等工程车辆将率先实现动力转型。但是，目前国内氢能重卡等车辆使用的燃料电池功率普遍偏低，无法满足实际使用需求。未来车用氢燃料电池系统发展趋势，将向200kW级别以上迈进。

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——在2022（第四届）高工氢电产业峰会上， 三一氢能科技梁新星博士分享了对国内大功率燃料电池系统开发意义及难点的看法。以下是他演讲的具体内容：

氢燃料电池汽车具备零污染、续驶里程长、抗低温性能优异等特点，在重卡、有轨电车、船舶等应用领域有着明显优势。当前氢燃料电池系统功率向大功率方向发展的趋势比较明显，在工程车领域，氢燃料电池200kW动力需求只是“起步价”。现阶段氢燃料电池系统功率大多集中在110kW，正朝着200kW迈进，未来会达到300kW级别甚至更高。

开发燃料电池大功率系统的意义

“为何国内燃料电池系统企业要持续研发大功率产品呢？从技术方面，可以延长重卡大负荷运行的时间，降低重卡的购置成本，提高重卡的载货量，以及降低氢耗；从市场层面，可以拓展燃料电池的应用领域和边界。”梁新星讲道。

现在的氢能重卡车辆，是由氢燃料电池先给动力电池供电，再由动力电池给汽车供电。这样的结构，使得氢燃料电池只能满足车辆在启动阶段和巡航阶段的动力要求。但在加速、上坡和超载的特殊情况下，由于对功率要求比较大，这使得小功率的氢燃料电池无法满足动力需求，要靠动力电池自身放电补偿功率差距。

如果长期处于加速、上坡和超载等工况条件下，动力电池很容易造成欠电。最好的解决办法就是提高氢燃料电池的功率，让动力电池仅起到改善动态响应速率的作用，它本身放电的时间较短，不易欠电，重卡就可以长期地处于高负荷的工作状态。

在降低购置成本方面，氢燃料电池功率增大，可以降低对动力电池容量的要求。随着技术进步，氢燃料电池成本下降速度较动力电池成本下降更迅速。当前120kW氢燃料电池加锂电池110kW·h的动力系统总成本约为64.8万元，预计2025年使用大功率燃料电池动力系统总成本下降约42%，届时200kW氢燃料电池加30kW·h锂电池的动力系统总成本约为37.6万元。

在提升载货量方面，动力电池自身的能量密度比较低，重量也比较重。提高燃料电池功率以后，后续航能力提升，只需配套小容量型或高功率型锂电池，动力系统自重将降低约470kg，这就意味着车辆可拉更多货物，经济效益得到提升。

在降低氢耗方面，燃料电池功率增大，随之高效运行功率区间也会扩大，大功率系统高效运行区间将是目前系统的2倍以上。同时，系统效率也会提升，可以有效降低氢耗，减少使用成本。据测算，当氢耗7kg/100km、氢气价格在20元/kg时，如果车辆购置费下降至46万元，那么氢燃料电池重卡运营TCO经济性将大大超过燃油车。

此外，从市场的角度来说，开发大功率燃料电池系统也有利于进一步的拓展燃料电池系统的应用范围。发展大功率燃料电池系统可重点推进氢燃料电池在重卡、搅拌车等中重型车辆应用，有序开拓工程机械、客、货汽车市场，逐步探索在船舶、航空器等领域的应用。

大功率燃料电池系统开发难点

“大功率系统既然这么好，那为什么鲜有报道在重卡中的应用？我们认为，难点主要体现在三个方面。分别为电堆的匹配比较困难，BOP的选型比较困难，和散热问题比较难解决。”梁新星指出。

在电堆方面，目前一些系统厂商已经推出了200kW以上的燃料电池系统，但主要采用的是双堆或双系统的方案，这种方案的缺点是系统紧凑性欠佳，对于重卡来说，空间占比过大。此外该方案结构复杂，可靠性也难以保证。相对来说，单堆紧凑性较好，可以满足重卡装车需求。但是，大功率单电堆设计难度大，目前公开资料尚未发现单堆功率超过250kW。

从BOP的角度来讲，在产品层面基本上能够满足车用领域大功率的需求，但技术还不够成熟，产品有待充分的实践验证。而且各细分领域只有少数厂家能够满足大功率需求，匹配大功率系统的BOP价格又偏高。

现在大功率电堆和相应的BOP产品已处于验证阶段，如何解决大功率氢燃料电池的散热难题，将成为接下来该行业的研究重点。氢燃料电池发动机在散热问题上的需求，远远高于传统发动机。氢燃料电池的工作温度相对较低，散热器中冷却液与环境的温差比传统汽车小，这就给热管理带来了十分严峻的挑战，以200kW的燃料电池系统为例，其散热器散热功率高达230kW。

三一氢能科技用品质改变世界

三一氢能科技是三一集团的全资子公司。企查查资料显示，该公司于今年8月5日注册成立，注册资本1亿元人民币，主营氢燃料电池系统、电堆的研发、生产和销售，依托三一集团工程机械和商用车实现全国范围应用推广。

高工氢电了解到，三一氢能科技目前已聚集40余人具有丰富行业经验的核心研发团队，硕博以上学历占比80%以上，并与同济大学、电子科技大学、天津大学等建立了良好的合作关系，针对成本高、寿命短、可靠性差的行业痛点，致力于大功率、高可靠性、高耐久性、低成本的燃料电池系统及电堆开发。

据梁新星介绍，目前三一氢能科技的首款120kW的燃料电池系统已经下线，并且已通过了国家强检认证，其额定功率为124kW，峰值功率130kW，系统效率＞42%，在零下30℃的情况下，可低温冷启动。三一氢能科技将秉持“创建一流企业，造就一流人才，做出一流贡献”的企业宗旨，和行业同仁一起向着开发大功率燃料电池迈进，用品质改变世界。