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特稿 “双擎驱动”中国方案!潍柴全球首款大功率金属支撑商业化SOFC产品引领传统制造业转变发展方式与经济转型


  原标题:特稿 “双擎驱动”,中国方案!潍柴全球首款大功率金属支撑商业化SOFC产品引领传统制造业转型升级

  2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和!中国工业领域正在加紧落实“双碳”目标,持续进行产业体系和能源结构调整。巨变当口,潍柴作为中国装备制造业领军企业,其一举一动,都令业界极为关注。

  2023年2月18日,潍柴在山东济南发布了全球首款大功率金属支撑商业化SOFC(固体氧化物燃料电池)产品。该产品的热电联产效率高达92.55%,创下了大功率SOFC系统热电联产效率全球最高纪录。

  内燃机与动力系统全国重点实验室主任谭旭光表示,SOFC将是全球能源行业的一次颠覆性变革,是目前全世界内发电效率最高的新能源技术路线,将助推国家双碳目标落地,保障电力供应安全。

  无疑,这是潍柴在多元能源动力发展中的又一次重大战略布局,深度践行了坚持传统能源+新能源的“双擎驱动”企业未来的发展战略,为传统能源动力企业转型升级又一次提供了中国方案。

  追溯潍柴的传统能源+新能源“双擎驱动”战略源头,早在20多年前,潍柴就尝试开发排放更低的天然气发动机,开启了动力源多元化之路。随着近二十年来国家产业政策在节能减排上的日趋加严,以及对新能源和替代能源产业的鼓励,以柴油机为主业的潍柴积极迎接转型挑战,确立了两条腿走路的“双擎驱动”战略,落实产品开发的重点之一是实现传统能源动力的高能效与低排放,二是研制开发进军新能源领域的新产品。

  在传统能源动力方面,潍柴于2020年9月、2022年1月和11月,连续推出本体热效率突破50%、51.09%和52.28%的商业化柴油机,并三次刷新全球纪录;同时,将天然气发动机本体热效率全球首次突破54.16%,是对内燃机行业的一次革命性颠覆,天然气发动机热效率首次超越柴油机,成为了热效率最高的热力机械。特别值得一提的是,潍柴高热效率柴油机问世后,很快实现了商品化落地。在2022年,陕重汽、中国重汽相继推出搭载了潍柴高热效率柴油机的重卡,国六时代,超越前代的低油耗和低排放,潍柴持续引领行业。

  与此同时,潍柴主动迎接“双碳”对传统工业的挑战,积极推动新能源换挡超车,牵头建设国家燃料电池技术创新中心,全面布局了动力电池、氢燃料电池、固体氧化物燃料电池三大新能源技术路线,在氢燃料电池领域实现了核心技术与产业化的全球引领。因此,高热效率发动机+氢燃料电池+固体氧化物燃料电池SOFC,成为潍柴“双擎驱动”战略实施的“杀手锏”。

  SOFC作为新一代燃料电池,是一种在中高温下直接将燃料的化学能高效、低碳、环保地转化成电能的发电装置。其发电效率可达60%以上,热电联产效率可达85%以上。同时,还具有燃料灵活、不使用贵金属等优势,能够使用天然气、氢气、煤制气、生物质气、甲醇等多种燃料,使用天然气的SOFC相比传统天然气发电机组可以实现减碳30%以上。潍柴开发的大功率金属支撑SOFC系统,热电联产效率可达92.55%,创下大功率SOFC系统热电联产效率全球最高纪录,完美实现节能降耗。

  作为全系列、全领域的动力系统提供商,潍柴在发电领域的配套动力市场占有率也非常高,产品畅销国内外,广泛应用于通讯、石油、医疗、高原、铁路、野外救援、农牧业等领域。

  《中国上市公司碳排放排行榜(2022)》显示,电力、水泥、钢铁是碳排放的三大主要行业。也正因此,我国在“双碳”战略和“十四五”规划中均明确提出,要加快可再生能源发展,推进分布式发电和微电网建设。

  为落实“双碳”目标,潍柴在继续产销柴油发电机、天然气发电机等传统动力装置时,潍柴SOFC产品成为潍柴发力新能源发电赛道的又一“利刃”。

  谭旭光表示,潍柴SOFC产品具有热电联产效率高、可靠性好、燃料适应性广、电力能源输出稳定等优势,适用于工业园区、楼宇、数据中心等多个场景,可为分布式能源和微电网提供绿色低碳的解决方案,是未来会得到广泛应用的颠覆性新能源技术路线。

  潍柴集团副总经理、燃料电池发动机首席科学家陈文淼博士在接受媒体采访时表示,潍柴SOFC产品主要应用场景是分布式的能源中心,这是对国家电网的一个重要补充,更是新旧动能转换的一个技术路径。但他也实事求是地指出,SOFC产品技术现在只是发展到商业化早期,目前整个行业需要更多的是协作、协同,更快地满足客户的实际使用需求。

  据悉,潍柴SOFC产品已经在潍柴燃料电池产业园和潍坊市能源集团开展示范,累计运行超过30000小时,商业化运营实现了阶段性突破。潍坊市能源集团滨投分布式能源有限公司副总经理尹波介绍说,在实际使用中,潍柴SOFC产品运行稳定,净发电效率超过60%,1方天然气可以发6度电,并可根据峰谷电价进行调整、削峰填谷,具有良好的经济效益。

  对于潍柴SOFC产品未来的应用前景,陈文淼博士认为十分可观:首先可以应用在工业园区,然后是楼宇和数据中心等场景。虽然SOFC产品目前尚未开展应用于交通运输领域的研究,但陈文淼博士指出,随着电动汽车保有量越来越多,充电的功率也越来越高,而受限于充电的速度,现在有些充电站的设施已经满足不了用电需求,如果要进行大的电力系统改造将会非常困难。潍柴SOFC产品适用于充电站的使用场景,当电网能力已经不足以支撑充电所用能量,就可以采用SOFC装置来弥补用电需求。为此,陈文淼博士希望产业界的同仁一起做好SOFC产品商业化落地工作,完善产业链,推进分布式发电和微电网建设的绿色实践,落实好国家的“双碳”战略。

  作为坚持传统能源+新能源的“双擎驱动”企业发展的策略的重要成果,潍柴发布全球首款大功率金属支撑固体氧化物燃料电池SOFC商业化产品也得到了行业专家的高度评价。

  在2023年2月18日上午举行的发布会上,中国工程院院士、山东省科协主席凌文发表讲话指出,作为山东省科技创新的一面旗帜,潍柴集团一手抓传统能源、一手抓新能源的动力研发,取得了一系列科技突破。他表示,潍柴此次重磅发布SOFC商业化产品,再次树立全球行业新标杆,彰显了潍柴强大的企业研发实力。

  潍柴成立70余年来,始终把产品开发放在企业生存和发展的首位。最近20年来,企业紧跟全球前沿新技术发展趋势,围绕国家“双碳”战略需求,持续进行内燃机与动力系统的前沿技术研究。潍柴动力于2012年牵头成立了内燃机可靠性国家技术创新联盟,搭建了国内外产学研平台。2022年11月,潍柴动力承建,以内燃机可靠性全国重点实验室为基础,充分整合相关领域骨干研究力量,经科技部批准,正式建设内燃机与动力系统全国重点实验室。在2022年,尽管经济大环境低迷,但潍柴的科技创新经费仍占到企业总体营销收入的9%,持续支撑了“双擎驱动”的企业未来的发展战略,为“双碳”目标落地贡献了潍柴方案。

  潍柴从2018年开始布局SOFC业务,战略投资全球领先的SOFC技术公司英国希锂斯。双方组建了以百名博士为主的开发团队,经过5年努力,投入20亿元,实现了SOFC技术的工程化突破,全面掌控了新一代SOFC关键核心技术。

  谭旭光表示,全球首款大功率金属支撑商业化SOFC产品在潍柴诞生,这是潍柴科技工作人员牢记嘱托、大胆挑战、勇攀世界科技高峰的又一重大创新成果。谭旭光期待国家有关部门给予政策支持,推动我们国家SOFC率先实现工程应用重大突破,确立全球一马当先的优势。

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