零下30摄氏度极寒天气下可实现浸车冷启动；最大爬坡度高于20%的路面上车速可达每小时15至20公里；25分钟内车厢速热可至10摄氏度……在不久前召开的中关村氢能发展论坛上，清华大学长聘教授、国家重点研发计划“科技冬奥”专项——“氢能出行关键技术研究与应用示范”项目负责人杨福源向科技日报记者亮出最新项目进展。
杨福源介绍，截至目前，服务北京2022年冬奥会冬残奥会的6款氢燃料电池客车已完成整车测试、提供动力燃料的加氢站已建成2座、氢能调度系统与保障服务方案正在不断完善，这意味着计划于今年6月首批交付使用的“零碳排放”氢能汽车将正式开启绿色出行。
100%国产技术打造绿色出行“利器”
与夏季奥运会不同，冬奥会举办期间，气温低值可达零下三四十摄氏度，而且北京2022年冬奥会项目场馆分布于北京、延庆、张家口3个赛区，距离跨度近200公里，低温环境下的车辆启动、续航、山地路况对氢燃料汽车提出更高要求。
为此，北汽福田汽车股份有限公司（以下简称北汽福田）承担了“冬奥服务场景下高性能氢燃料客车研发”任务。“面向冬奥会低碳出行重大需求，我们需要研发具备高经济性、高动力性、快速冷启动与车站通讯功能的氢燃料电池客车。”北汽福田欧辉客车研发副总裁刘继红接受科技日报记者采访时表示，关键零部件及核心技术突破并实现100%国产化替代是团队面临的艰巨任务。
据了解，经过近3年技术攻关，北汽福田团队研发了集智能化、平台化、集成化、通用化于一体的新一代快速冷启动高功率密度燃料电池系统和极寒条件下快速升温动力电池系统。刘继红告诉科技日报记者，整车集成热管理技术可将燃料电池系统的余热供车厢取暖，有效降低氢耗与电耗，达到节能效果。同时，整车动力性的创新管理使燃料电池与动力电池能量实现耦合，对整车动力效率进行优化，实现低温快速冷启动与节能运行目标。
2019年寒冬，在内蒙古牙克石高寒地区，只见北汽福田12米氢燃料电池大巴车在大雪覆盖的道路上行驶。经过测试，车辆在低于零下25摄氏度环境下静置72小时后，整车动力电池系统平均加热速率达到每分钟5摄氏度；2020年同期，气温环境较一致的条件下，加热速率达到每分钟7.2摄氏度。
负责“氢燃料客车安全出行保障测试技术研究”的北京市产品质量监督检验院研发主任胡芳芳告诉科技日报记者：“通过2019与2020年持续两个冬季的检测与评估显示，氢燃料电池汽车低温性能非常可靠，续驶里程明显优于纯电动汽车。”
根据项目团队之一的北京交通发展研究院预测，北京冬奥会期间，212辆“100%国产”氢燃料电池客车通过5座“100%绿氢”加氢站提供加氢服务，预计可实现每辆车每千米0.28升的节油效益，总节油量约9.6吨，实现每辆车每千米0.75千克的减碳效益，总碳减排量约30吨。
全链条监管保障“绿氢”安全智慧调度
实现氢能出行的前提是氢能安全，氢的“制—储—运—加—用”全链条供需都须安全技术保障。杨福源强调，项目研究工作将围绕氢能示范及奥运服务和氢能安全及信息监控两条主线展开，信息平台将为制氢厂、运氢车、加气站和示范车提供全链监控，确保氢能使用“万无一失”。
杨福源表示，清华大学正在负责开发氢能与燃料电池信息监控平台，通过仿真模拟与传感器监测，实现制氢、储氢、运氢、加氢数据的实时采集与模型维护，达到数据管理的效果，最终实现科学用氢预测与智能运氢调度。
据了解，该项目中氢能的制、储、运、加、用由北京亿华通科技股份有限公司牵头组织，加氢站分别位于大兴、昌平、延庆、张家口等冬奥服务沿线。赛后，212辆氢能客车将继续作为城市公交和旅游客车投入使用，加快张家口氢能城市建设步伐，并促成北京市延庆区打造氢能示范区，加速整个区域交通领域的能源转型。