มาดูระบบเซลล์เชื้อเพลิง "นักรบแห่งสมรรถนะ" กัน

นี่หมายความว่าอุตสาหกรรมมีคำตอบที่ชัดเจนยิ่งขึ้นสำหรับคำถามหลักที่ว่า "ระบบเซลล์เชื้อเพลิงที่ดีคืออะไร?" ระบบเซลล์เชื้อเพลิงกำลังตอบคำถามนี้ด้วยการกระทำที่เป็นรูปธรรม โดยมุ่งเน้นไปที่สองสถานการณ์หลัก ได้แก่ ยานยนต์และการผลิตไฟฟ้า ดร. โฮ่ว จุนป๋อ ได้นำทีมเทคนิคเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและการปรับปรุงกระบวนการของตัวชี้วัดหลัก เช่น เสถียรภาพของระบบ ความน่าเชื่อถือ การใช้ไฮโดรเจน อัตราความล้มเหลว และอายุการใช้งาน และได้ส่งมอบผลงานชิ้นเอกสองชิ้นให้กับอุตสาหกรรม ได้แก่ ระบบเครื่องยนต์ยานยนต์และระบบผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานไฮโดรเจน

ในด้านยานยนต์ เราได้พัฒนาชุดระบบเครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิงที่มีกำลังตั้งแต่ 30kW ถึง 235kW ซึ่งสามารถนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางในยานพาหนะหลายประเภท เช่น รถยนต์นั่งส่วนบุคคล รถโดยสารประจำทาง รถบรรทุกขนาดเล็ก กลาง และใหญ่ รถยก รถพ่วง เครื่องจักรกลก่อสร้าง เป็นต้น

ผลิตภัณฑ์เครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์ (70 กิโลวัตต์ทางซ้าย, 235 กิโลวัตต์ทางขวา)

ในจำนวนนี้ รถโดยสารพลังงานไฮโดรเจน 17 คันที่ติดตั้งระบบ HYPSR-04 ขนาด 70 กิโลวัตต์ ได้แสดงข้อมูลการใช้งานที่น่าประทับใจเมื่อเร็ว ๆ นี้ โดยรถโดยสารทั้ง 17 คันนี้วิ่งให้บริการอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาเกือบปีครึ่งในอำเภอเจียซาน เมืองเจียซิง มณฑลเจ้อเจียง รวมระยะทาง 800,000 กิโลเมตร และมีอัตราการใช้ไฮโดรเจนเฉลี่ย 3.7 กิโลกรัมต่อ 100 กิโลเมตร ซึ่งต่ำกว่าค่าเฉลี่ยของอุตสาหกรรมที่ 5 กิโลกรัมต่อ 100 กิโลเมตร แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญในการช่วยประหยัดพลังงานและรักษาสิ่งแวดล้อมในการขนส่งสาธารณะของเมืองเจียซาน

รถบัสเขตเจียซาน

นอกเหนือจากต้นทุนการซื้อแล้ว การใช้พลังงานต่อ 100 กิโลเมตรยังเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจที่สำคัญที่สุดของยานยนต์ เพื่อให้การนำรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงมาใช้ในเชิงพาณิชย์ประสบความสำเร็จ นอกจากการส่งเสริมการลดต้นทุนในทุกขั้นตอนอย่างต่อเนื่องแล้ว การลดต้นทุนการใช้งานของยานยนต์ในระหว่างการใช้งานและการลดการใช้ไฮโดรเจนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง ข้อมูลการใช้งานที่แสดงให้เห็นถึงการใช้ไฮโดรเจนต่ำพิสูจน์ให้เห็นถึงรากฐานทางเทคนิคที่แข็งแกร่งในระบบเซลล์เชื้อเพลิงและการจับคู่กำลังของยานยนต์

นอกจากนี้ อัตราความล้มเหลวต่ำยังเป็นจุดเด่นอีกประการหนึ่งของรถโดยสารชุดนี้ในการใช้งานจริง ระบบเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน 70 กิโลวัตต์ไม่เพียงแต่ตอบสนองความต้องการในการใช้งานรถโดยสารประจำวันเท่านั้น แต่ยังสามารถให้กำลังไฟฟ้าที่เสถียรและมีประสิทธิภาพภายใต้การใช้งานระยะยาวและความถี่สูง โดยไม่มีความล้มเหลวที่สำคัญ ซึ่งเป็นการยืนยันถึงความสามารถในการปรับตัวภายใต้สภาพถนนที่ซับซ้อนและสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง

"ระยะทางรวม 800,000 กิโลเมตร และอัตราการสิ้นเปลืองเฉลี่ยเพียง 3.7 กิโลกรัมต่อ 100 กิโลเมตร การทำงานที่ราบรื่นในสภาพแวดล้อมต่างๆ เป็นหลักฐานที่ดีที่สุดของความน่าเชื่อถือและประโยชน์ใช้สอยของเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนของเรา และยังแสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันมหาศาลของเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน การนำเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมาใช้จะมีผลกระทบอย่างกว้างขวางต่อเมืองเจียซานและอุตสาหกรรมการขนส่งสาธารณะทั้งหมด และยังเป็นข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญสำหรับเมืองอื่นๆ ในการนำรถโดยสารพลังงานสะอาดมาใช้"

ยานยนต์พลังงานใหม่มักเผชิญกับคำถามเกี่ยวกับเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือในระยะเริ่มต้นของการพัฒนา และรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนก็ไม่มีข้อยกเว้น รถยนต์แต่ละล็อตที่บริษัทผู้ผลิตเซลล์เชื้อเพลิงปล่อยออกมา ไม่เพียงแต่ต้องเผชิญกับการทดสอบประสิทธิภาพในตลาดเท่านั้น แต่ยังต้องเผชิญกับความไว้วางใจจากรัฐบาลท้องถิ่น ผู้ประกอบการ และแม้กระทั่งอุตสาหกรรมโดยรวมอีกด้วย

เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ตลาดไว้วางใจได้ และเพื่อรับประกันเสถียรภาพและความทนทานของระบบเซลล์เชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์ บริษัท Liyuan Technology ได้ทุ่มเทความพยายามและความรู้ความเชี่ยวชาญอย่างยิ่งในการออกแบบสถาปัตยกรรมระบบ กลไกการวินิจฉัยข้อผิดพลาด และการตรวจสอบสถานะการทำงาน เพื่อให้มั่นใจว่าทุกขั้นตอนได้รับการปรับปรุงอย่างพิถีพิถัน โดยใช้พลังของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในการสร้างรากฐานของคุณภาพ และทำให้ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือเป็นเอกลักษณ์ของผลิตภัณฑ์

ดร. โฮ่ว จุนป๋อ ชี้แจงว่า "เราได้สร้างกรอบการวินิจฉัยความผิดพลาดในระบบควบคุมเครื่องยนต์ ซึ่งสามารถวินิจฉัยความผิดพลาดหลักๆ ได้อย่างรวดเร็ว เช่น แรงดันอากาศผิดปกติ ความแตกต่างของแรงดันไฮโดรเจน-อากาศมากเกินไป แรงดันไฮโดรเจนผิดปกติ แรงดันวงจรน้ำหล่อเย็นต่ำ อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นสูง และวาล์วระบายน้ำติดขัด นอกจากนี้ เรายังได้ตั้งกลไกการตอบสนองเชิงป้องกันสำหรับความผิดพลาดที่อาจก่อให้เกิดผลร้ายแรง เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อชุดลูกสูบให้มากที่สุด"

ในขณะเดียวกัน ระบบเซลล์เชื้อเพลิงบนยานพาหนะแต่ละระบบจะถูกรวมเข้ากับ TBOX (ดูรูปด้านล่าง) ซึ่งสามารถตรวจสอบและแจ้งเตือนระบบควบคุมแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับความเสื่อมประสิทธิภาพบางอย่างในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้น และมีกลยุทธ์การกู้คืนความผิดพลาดที่สอดคล้องกัน ระบบอัปโหลดข้อมูลแบบเรียลไทม์ที่ใช้ TBOX สามารถตรวจสอบสถานะการทำงานของระบบเครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิงจากระยะไกลและแก้ไขปัญหาความผิดพลาดจากระยะไกลได้ ในขณะเดียวกัน ชุดข้อมูลการทำงานที่ขยายตัวอย่างต่อเนื่องสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ เรียนรู้ และค้นหาข้อมูลความผิดพลาดที่มีอยู่ในนั้น และปรับปรุงกลไกการวินิจฉัยอัจฉริยะที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลอย่างต่อเนื่อง

ระบบตรวจสอบเทอร์มินัลระยะไกล TBOX

ไม่ต้องสงสัยเลยว่า ด้วยความเสถียรสูง การใช้ไฮโดรเจนต่ำ และคุณลักษณะของระบบเซลล์เชื้อเพลิงที่ทนทาน เซลล์เชื้อเพลิง "น้องใหม่" นี้ได้เปิดประตูสู่ตลาดรถยนต์ไฮโดรเจนระดับล้านล้านอย่างแน่นอน

นอกเหนือจากการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์แล้ว การใช้งานด้านการผลิตไฟฟ้าแบบติดตั้งอยู่กับที่ก็เป็นอีกหนึ่งสถานการณ์การใช้งานที่ยังคงได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง GGII คาดการณ์ว่าภายในปี 2030 กำลังการผลิตติดตั้งสะสมของระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิงในประเทศจะสูงถึง 5 กิกะวัตต์ และตลาดส่วนเพิ่มสำหรับระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิงตั้งแต่ปี 2023 ถึง 2030 จะมีมูลค่าเกิน 24 พันล้านหยวน

ด้วยการมุ่งเน้นที่ประสิทธิภาพหลักสี่ประการ ได้แก่ ความเป็นโมดูลาร์ ความชาญฉลาด ความเสถียรและความทนทาน และความน่าเชื่อถือ ระบบผลิตไฟฟ้าแบบติดตั้งอยู่กับที่ได้เข้ามาสู่ตลาดการจัดเก็บพลังงานไฮโดรเจนแล้ว

โมดูลผลิตไฟฟ้าแบบตู้มีกำลังไฟฟ้าพิกัด 100 กิโลวัตต์ และให้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 380 โวลต์ ส่วนโมดูลแบบตู้คอนเทนเนอร์มีกำลังไฟฟ้าพิกัด 1 เมกะวัตต์ และให้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 10 กิโลโวลต์

โมดูลผลิตไฟฟ้าแบบตู้ (ซ้าย) โมดูลผลิตไฟฟ้าแบบตู้คอนเทนเนอร์ (ขวา)

โมดูลผลิตไฟฟ้าสามารถทำงานได้อย่างอิสระและรองรับการขยายแบบขนานหลายโมดูล เมื่อรวมกับอุปกรณ์หม้อแปลงและหน่วยจัดเก็บพลังงาน จะช่วยให้สามารถติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์ได้อย่างยืดหยุ่น โดยมีกำลังการผลิตตั้งแต่ 100 กิโลวัตต์ถึง 100 เมกะวัตต์ มีลักษณะเด่นคือ การผลิตที่เป็นมาตรฐาน การขนส่งแบบครบวงจร และการก่อสร้างในสถานที่ที่ไม่ซับซ้อน

ประการที่สอง ผลิตภัณฑ์โมดูลการผลิตพลังงานแต่ละชิ้นมีฟังก์ชันควบคุมแบบอิสระและสอดคล้องกัน ซึ่งช่วยให้ระบบการผลิตพลังงานทั้งหมดมีความอัจฉริยะ เพื่อบรรลุเป้าหมายในการลดการใช้ไฮโดรเจนและการลดทอนพลังงาน

โมดูลแบบตู้คอนเทนเนอร์มีระบบเซลล์เชื้อเพลิงติดตั้งอยู่ภายใน 4 ระบบ ตัวควบคุมไมโครกริดจะรับคำสั่งจากภายนอกและส่งสัญญาณควบคุมไปยังระบบเซลล์เชื้อเพลิงและอินเวอร์เตอร์แต่ละชุด เมื่อมีการใช้งานหลายโมดูลพร้อมกัน ข้อมูลการทำงานของระบบเซลล์เชื้อเพลิงแต่ละชุดจะถูกส่งผ่านระดับโมดูลและเชื่อมต่อกับระบบจัดการพลังงานอัจฉริยะแบบครบวงจรด้วยความเร็วสูงและแบบเรียลไทม์ เพื่อให้สามารถกำหนดตารางเวลาแบบรวมศูนย์บนระบบคลาวด์ และดำเนินการและบำรุงรักษาจากระยะไกลได้

ระบบจัดการพลังงานอัจฉริยะสามารถปรับกำลังไฟฟ้าขาออกของเซลล์เชื้อเพลิงแต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์ในระดับสแต็ก ปรับปรุงประสิทธิภาพเฉลี่ยของแต่ละสแต็ก ลดการใช้ไฮโดรเจนโดยรวมของระบบ และคำนึงถึงข้อจำกัดของอัตราความผันผวนของกำลังไฟฟ้าเพื่อชะลอการลดลงของประสิทธิภาพของสแต็ก ในระดับระบบ ระบบจัดการพลังงานมีฟังก์ชันการปรับโหมดการใช้พลังงานอัตโนมัติ ซึ่งสามารถจับคู่โหมดการผลิตพลังงานที่เหมาะสมที่สุดโดยอัตโนมัติตามลักษณะการใช้พลังงานเพื่อหลีกเลี่ยงการเริ่ม-หยุดบ่อยครั้ง การเปลี่ยนแปลงโหลดบ่อยครั้ง และสภาวะที่มีการสูญเสียสูงอื่นๆ

ประการที่สาม การใช้งานด้านการผลิตไฟฟ้าแบบคงที่นั้นมีความต้องการสูงมากในด้านเสถียรภาพและความทนทานของผลิตภัณฑ์เซลล์เชื้อเพลิง บริษัท Liyuan Technology ได้ทำการปรับปรุงประสิทธิภาพตั้งแต่ระดับวัสดุ ส่วนประกอบ ไปจนถึงระดับระบบ ตัวอย่างเช่น ด้วยการคัดเลือกวัตถุดิบหลัก เช่น PEM, GDL, ตัวเร่งปฏิกิริยา และการปรับโครงสร้างของ MEA ให้เหมาะสม ทีมวิจัยและพัฒนาอิเล็กโทรดเมมเบรนได้พัฒนาอิเล็กโทรดเมมเบรนที่มีโครงสร้างเฟรมสี่ชั้น ซึ่งสามารถให้ MEA ที่มีอายุการใช้งานยาวนานตามที่ต้องการสำหรับโรงไฟฟ้าแบบคงที่ นอกจากนี้ ด้วยการปรับกลยุทธ์การตอบสนองของระบบภายใต้สภาวะการทำงานต่างๆ เช่น การเริ่ม-หยุด การโหลดที่เปลี่ยนแปลง การโหลดสูง/ต่ำ และอื่นๆ ทำให้หลีกเลี่ยงการสูญเสียวัสดุ เช่น เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน ตัวเร่งปฏิกิริยา ชั้นกระจายก๊าซ ฯลฯ และยืดอายุการใช้งานของชุดเซลล์เชื้อเพลิงได้

ประการที่สี่ ในระดับการออกแบบและควบคุมระบบ มีการใช้หลากหลายวิธีการร่วมกันเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของชุดเซลล์เชื้อเพลิง

ได้มีการพัฒนาระบบควบคุมแบบประสานงานสำหรับคอมเพรสเซอร์อากาศและวาล์วแรงดันย้อนกลับสำหรับระบบจ่ายอากาศ ซึ่งสามารถแยกการไหลของอากาศและแรงดันขาเข้าออกจากกันได้ ทำให้ทั้งสองส่วนสามารถตอบสนองต่อความต้องการของระบบได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ และยังคงรักษาความทนทานได้อย่างแข็งแกร่งเมื่อสภาพการทำงานและสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ซึ่งช่วยป้องกันความเสียหายต่อปล่องควันเนื่องจากการจ่ายอากาศไม่เพียงพอภายใต้สภาวะโหลดที่เปลี่ยนแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ได้มีการพัฒนาระบบควบคุมแบบป้อนกลับล่วงหน้าของวาล์วสัดส่วนสำหรับเครื่องพ่นไฮโดรเจนร่วมกับการควบคุมแบบวงปิดที่ปรับเปลี่ยนได้ สำหรับระบบหมุนเวียนไฮโดรเจน ซึ่งจะจับคู่กับช่วงเวลาการเปิดวาล์วปล่อยไฮโดรเจนและการเปลี่ยนแปลงการเปิดวาล์วสัดส่วนได้อย่างแม่นยำ และสามารถระงับความผันผวนของความดันที่เกิดขึ้นทั้งสองด้านของอิเล็กโทรดเมมเบรนอันเนื่องมาจากการเปิดวาล์วปล่อยไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยลดความเสี่ยงต่อการทะลุของอิเล็กโทรดเมมเบรนได้อย่างมาก

มีการออกแบบตัวสังเกตสถานะสำหรับปริมาณน้ำในเมมเบรน ซึ่งจะประมาณปริมาณน้ำเหลวที่ด้านแอโนดและแคโทดของชุดเซลล์เชื้อเพลิงโดยอาศัยการประมาณการไหลของไฮโดรเจนที่แอโนดและความแตกต่างของความดันขาเข้าและขาออกของชุดเซลล์เชื้อเพลิงแคโทด และควบคุมปริมาณน้ำในเมมเบรนแบบเรียลไทม์ให้อยู่ในขอบเขตที่เหมาะสมโดยการปรับเวลาเปิดวาล์วปล่อยไฮโดรเจนและอัตราส่วนอากาศส่วนเกิน ซึ่งช่วยลดความถี่ของการแห้งและการท่วมของเมมเบรนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

บริษัท Liyuan Technology สรุปว่า "ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิงของเรามีความเสถียรและเชื่อถือได้จริง และเหมาะสำหรับโรงไฟฟ้าแบบติดตั้งอยู่กับที่ขนาดต่างๆ"

เป็นที่เข้าใจกันว่าในโครงการสาธิตพลังงานอัจฉริยะปลอดคาร์บอนในพื้นที่โรงงานของบริษัท โครงการโรงไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยีการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเพื่อผลิตไฮโดรเจนและการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์เชื้อเพลิงนั้นทำงานได้อย่างเสถียร โดยมีประสิทธิภาพการแปลงไฟฟ้าเป็นไฮโดรเจนและกลับมาเป็นไฟฟ้าอีกครั้งอยู่ที่ 35% ซึ่งถือเป็นข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่เห็นได้ชัดในอุตสาหกรรมนี้

ในแง่ของอุตสาหกรรม การกักเก็บพลังงานไฮโดรเจน ซึ่งเป็นตัวแทนของเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานระยะยาว ได้รับการสนับสนุนอย่างเป็นทางการสำหรับเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานใหม่ ด้วยการลดต้นทุนการผลิต การกักเก็บ และการขนส่งไฮโดรเจน คาดว่าจะมีการส่งเสริมอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์มากขึ้น

แม้ว่าการประยุกต์ใช้การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์เชื้อเพลิงจะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาและเผชิญกับความยากลำบากและความท้าทายมากมายที่ต้องเอาชนะ แต่ในฐานะผู้บุกเบิกในอุตสาหกรรม บริษัทได้สำรวจสถานการณ์การใช้งานอย่างลึกซึ้งด้วยวิสัยทัศน์ที่ก้าวไกลและก้าวที่มั่นคง และเอาชนะความยากลำบากทางเทคนิคทีละอย่าง ปูทางที่มั่นคงสำหรับการพัฒนาการประยุกต์ใช้การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์เชื้อเพลิง