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【福瑞电气 聚焦】工程机械氢能变革“吹哨”

随着氢燃料电池在汽车领域逐步实现从到1的跨越,同样以内燃机产品为主要驱动力的工程机械行业,也势必将迎来一场动力变革。

从概念来看,凡土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备,称为工程机械,具体包括叉车、装载机、挖掘机、起重机、混凝土搅拌输送车、压路机、推土机、混凝土泵车、平地机、摊铺机等。

工程机械油耗大,排放密度大,对环境的污染非常严重。在国家能源转型升级与环保的双轮驱动下,加快工程机械的节能减排已经成为该行业的目标任务。近年来,基于氢燃料电池具有全程零排放零污染优势,部分企业开始尝试将氢燃料电池应用于工程机械,其中有专用设备制造巨企,如三一重工、徐工集团、中联重科等,还有工程机械“新势力”,如博雷顿等。

目前工程机械保有量已超过800万辆,每年还在以40万辆的速度增加。巨大增量市场下,氢能工程机械有多大的替代空间?上述布局企业及燃料电池企业又能从中获得多大的市场红利?

谁在氢能工程机械领域排兵列阵?

工程机械是出了名的油老虎。《中国移动源环境管理年报》数据显示,工程机械污染排放问题已经到了不容忽视的地步。

非道路移动源污染排放比例情况

来源:《中国移动源环境管理年报》

在国家上下推动能源转型、遏制碳排放的背景下,工程机械实现低能耗,清洁的尾气排放是大势所趋。氢燃料电池具有零排放零污染的优势,同时能适应高强度连续作业,被认为是最有前景的替代动力解决方案之一。

目前在氢燃料电池工程机械领域展开布局的国内外企业如下:

国际市场,2020年3月,现代摩比斯、现代汽车和现代工程机械宣布联手开发全球首台氢动力工程机械设备,批量生产和分销的目标日期定为2023年;7月,英国工程机械制造商JCB研发的全球第一台氢动力液压挖掘机正式亮相;12月,位于意大利的南提洛尔制造商PRINOTH率先推出了新概念雪地美容机 LEITWOLF h2MOTION,这是世界上第一款氢动力雪地美容机。

国内市场,2020年11月,徐工在上海宝马展上发布首款氢燃料电池渣土车,该车搭载的是国鸿氢能提供的鸿途G110燃料电池发动机;12月,中联重科发布全球首台氢燃料环卫抑尘车,该车搭载的是额定功率为63kW的燃料电池系统,由湖北海亿提供;同月,三一重工氢燃料电池工程车暨全球首台氢燃料电池搅拌车下线,该车搭载重塑科技PRISMA镜星110kW燃料电池系统。

此外,杭叉集团、博雷顿科技也均在氢燃料电池工程机械领域展开布局。其中,杭叉集团在2020年9月投资2000万元在天津保税区成立全资子公司——杭叉集团(天津)新能源叉车有限公司,重点打造以氢燃料电池叉车为主的新能源工业车辆;11月,杭叉集团推出了X系列氢燃料电池叉车及多款AGV高科技创新产品。

博雷顿科技在2020年12月推出了一款氢燃料电池装载车(如下图),该车搭载大洋电机51kW的氢燃料电池系统,以及132kWh高倍率锂电池,双电机驱动,电机功率各200kW。博雷顿科技计划在2021年量产该款车型。

“无论从国家政策还是能源可持续发展角度来看,氢燃料电池必然会有一个更长足的发展,就像曾经的锂电池。” 杭叉集团负责氢燃料电动叉车相关业务人士向高工氢电表示。

博雷顿科技董事长陈方明告诉高工氢电,在2030年中国碳达峰和2060年实现碳中和承诺的背景下,工程机械领域摆脱化石能源实现能源转型是大势所趋。

氢燃料电池工程机械的机会与挑战

政策风向变化及氢燃料电池本身具有一定优势,是企业陆续在氢燃料电池工程机械领域展开布局的最大动因。

此外,作为“生产资料”,工程机械选择哪种动力源还与它在整个生命周期的运营成本密切相关,这包括采购成本、能源成本、维修成本、人力成本、使用寿命等。氢燃料电池在运营成本上也显现出了一定优势。

以装载机为例,根据能源差异,目前市场上装载机有燃油装载机、纯电装载机及氢燃料电池装载机。其中纯电装载机及氢燃料电池装载机相对燃油装载机在综合使用成本上优势明显:

纯电动方面,基于电和柴油的能耗差异(电与柴油的能耗单价按0.65元/kWh与5.50元/L计算),纯电动装载机的使用成本显然要远低燃油装载机;氢燃料电池方面,加氢只需2-3分钟即可保持恒定功率输出,就可以确定高强度连续作业,与燃油车表现相当,如果将氢燃料电池折旧、可回收等因素叠加进去,氢燃料电池装载车的综合使用成本甚至低于纯电动装载车。

氢燃料电池有望成为工程机械领域动力转型的方向之一。

截至目前,工程机械保有量已超过800万辆,每年还在以40万辆的速度增加。工程机械产品种类繁多,且每种设备搭载的氢燃料电池系统和电池容量不同。按照平均单机搭载氢燃料电池系统50kW和带电量100度测算,每年新增的工程机械产品将带来庞大的氢燃料电池系统需求。

虽然氢燃料电池工程机械的潜在市场是巨大的,但是企业真要吃到这块“蛋糕”依然有很多障碍。

首先,技术成熟度关系到氢燃料电池产品的使用成本。目前国内氢燃料电池发动机使用寿命最好在2万小时左右,假设每天工作时长为10小时,全生命周期为5年半,而实际情况是,理想状态的工程机械是24小时不停运营的。这意味着要完全满足工程机械市场需求,氢燃料电池系统寿命还要再提升。

其次,工程机械需要较大功率,而国内大功率系统的稳定性与可靠性,尚需一定时间的验证。

其三,氢燃料电池工程机械购置成本、用氢气成本仍然很高。与柴油发动机维保十分便利相比,目前氢燃料电池工程机械设备维保时效性也很难做到。

其四,较好的加氢站建设网络是氢燃料电池工程机械推广的先决条件。目前国内还没有建立起相对完善的加氢站做基础配套。

客观来看,氢燃料电池工程机械设备的优势已经开始被注意到,氢燃料电池工程机械市场的初苗也已经“冒头”。随着政策逐步推进,环保审核愈发严格,氢燃料电池在工程机械领域的应用有望快速扩大。


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