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    氫能應用再添新場景—— “柴改氫”加速農機電動化轉型
    發表于:2020-12-23來源:中國能源報

    目前,最有效的模式是燃料電池和鋰電池配合使用,也就是電電混合技術。該模式可按性價比,匹配多種車型、多個工況。現階段,以鋰電池為主,氫燃料電池為輔。未來,隨著燃料電池逐步具有商業價值,可不斷提高燃料電池比重。

     

    日前,在2020農村電氣化與交通電氣化論壇上,有專家指出,目前我國農業機械柴油用量巨大,在全球追求低碳能源轉型的大背景下,農業機械“柴改氫”電動化轉型非常迫切。未來,隨著氫能的大規模應用,氫燃料電池在農機大功率車輛上的使用將更為頻繁。


    解決農機排放問題

     

    我國是農業生產大國,燃油動力的農業機械數量龐大。記者查閱資料發現,2020年1-7月我國小型拖拉機產量為9.3萬臺,中型拖拉機產量為15.61萬臺,大型拖拉機產量為3.5萬臺,這些農機每年消耗的石油資源量尤為巨大。

     

    “我國農業機械95%以上是柴油機,農機柴油消耗量占柴油總消耗量近1/3,柴油車排放的污染物是氮氧化物、二氧化碳及其他顆粒物,對大氣、水土和植物污染非常嚴重。另外,柴油運輸過程中的滴漏、廢油的排放,對農田的污染也不可忽視。”中國農業大學教授王國業表示。

     

    近年來,面對農機的重污染高能耗特性,農業農村部等部門相繼出臺政策支持加快相關高污染農機的淘汰進度,推進農業機械化轉型升級。

     

    除了政策支持,隨著我國新能源汽車產業的發展和推廣力度的加強,新能源農機的發展也被充分帶動,目前電動農機的發展已初具規模。

     

    “電動農機的使用,既保護環境,又節約能源,因此農機電動化是未來農機發展的方向,但電動農機因動力電池自身問題受到一些限制,現今主要是在中小型農機上使用電動動力,而在中大型設備上,氫燃料電池的應用開始逐步受到重視。”相關業內人士表示。

     

    助力大功率農機轉型

     

    “現在的鋰電技術已能夠支持小型農業機械使用,對于20千瓦以下的小型農機,使用鋰電的綜合成本已經可以和內燃機的使用成本持平,且更易降本、提高工作質量和降噪。”王國業指出。

     

    但值得注意的是,相較于鋰電池,氫燃料電池具有能量密度高、續航里程長、加注時間短等特點,這意味著并不適用于鋰電的大功率車輛包括重型車、礦山機械等也有了電動化轉型的可行路徑。一直以來,這些大功率移動設備因鋰電池儲能容量及成本問題,無法在農機領域廣泛普及。

     

    今年6月,我國首臺5G+氫燃料電動拖拉機在洛陽正式亮相,這款拖拉機采用氫燃料作為能源,污染排放小,且電能的使用成本相較燃油而言更低,沒有怠速損耗,能源利用率高、噪音小。

     

    雖然氫燃料電池在農機生產中極具潛力,但記者查閱資料發現,在實際的農機電動化升級中,氫燃料電池在大功率農機上的應用仍較為有限。

     

    對此,王國業坦言,目前來看,氫燃料電池是農機電動化的可行選擇,但還存在成本高、加氫設施不完備、技術成熟度不高等問題。與此同時,氫燃料電池的發展速度較快,成本將不斷下降,將使其越來越具商業價值,可在滿足大功率農業機械能量消耗大、可靠性要求高的同時,降低電動化轉型成本。


    探索電電混合模式

     

    面對電動化的必然趨勢,如何加快電動農機的推廣應用與降本增效?

     

    “目前,最有效的模式是燃料電池和鋰電池配合使用,也就是電電混合技術。”王國業強調,當前燃料電池購買成本高,如果在農機上使用功率較大的燃料電池,勢必增加成本。氫燃料電池和鋰電池電電混合可按性價比,匹配多種車型、多個工況。從成本和技術方面看,目前以鋰電池為主,氫燃料電池為輔,既能有效解決續航問題,還能降低系統成本,提高可靠性。未來,隨著燃料電池逐步具有商業價值,可不斷提高燃料電池比重。

     

    在這樣的混合模式下,氫燃料電池提供持續穩定的能量輸出,必要時給鋰電池充電,同時鋰電池滿足車輛動態負荷、制動能回收的需求。但王國業強調,目前鋰電池、氫燃料電池技術尚在完善中,均在一定程度上存在風險、成本高企、充電和加注不便等問題。

     

    “因此,推動農機電動化轉型應從兩頭切入,氫燃料電池應從大型和高端裝備開始應用,不斷向普通機型過渡,鋰電池則應用于中小型裝備。”王國業表示。

     

    對于如何解決氫源問題,王國業指出,應根據當地資源,加快發展分布式靈活制氫技術,減少氫的運輸成本、并提高加注便捷性,滿足農業機械使用地域分散、季節性強等特點。“此外,還可從廢棄物或生物質中生產氫,比如把秸稈通過各種方式轉化成電,通過電解水制氫再加注到氫燃料電池農機上,形成清潔循環。”

     

     
    關鍵詞: 農機電動化
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