深度 | 当我们大谈新能源车的时候,燃料电池车的现状和未来值得更多关注
2017-11-3 作者: 来源:雷锋网
汽车产业发展带来的挑战确实非常严峻,包括能源、环境以及交通方面的问题。而新能源汽车包括燃料电池车的发展都是在能源和环境挑战下汽车行业人士做出的应对举措。大家可以看到未来汽车能源要多元化、动力要电动化、控制要智能化。

第五届中韩汽车产业论坛上,同济大学校长助理、智能型新能源汽车协同创新中心主任余卓平对燃料电池车目前的发展状况进行了深入解读,并且对其未来趋势进行了展望。在他看来,纯电动车、混合动力车和燃料电池车都有各自的特点以及适应的发展领域,所以未来很长一段时间都会是并存的状态。而且,随着技术的进步,燃料电池车的成本得以下降,而且安全性能也得到了提升,其未来非常值得期待。

未来属于新能源汽车

中国去年发布了《新能源汽车路线图》,其中预期 2030 年我国汽车产量会超过 4000 万辆,这代表着中国的汽车产业还处在高速的发展期,这是让大家兴奋的点。

但汽车产业发展带来的挑战确实非常严峻,包括能源、环境以及交通方面的问题。而新能源汽车包括燃料电池车的发展都是在能源和环境挑战下汽车行业人士做出的应对举措。大家可以看到未来汽车能源要多元化、动力要电动化、控制要智能化。

从动力电动化来看,包括纯电动车、插电混合动力车以及燃料电池车。这三类车大家经常做比较,探讨到底哪类是未来新能源车的主要方向。

整体来讲,中国政府非常重视新能源汽车发展,中国有一句古话叫“十年磨一剑”。而新能源汽车“这一剑”,从第十个五年计划(注:2001 年 — 2005 年)开始,在中国已经磨了足足二十年。中国在 2001 年的时候,科技部推动第一个电动汽车重大专项的实施,这里面布了一个非常好的局,包括“三纵三横”的提法:燃料电池车、混合动力车和纯电动车是三纵;电控、电机、电池是三个关键的共性技术。这个局对中国新能源汽车车发展起到非常重要的推动作用,避免让大家停留在争议上。实际上只要我们把关键的共性技术做好了,这“三纵”便都有自己的发展空间。

2014 年,国家主席习近平在视察上汽时明确提出新能源汽车的发展是中国汽车工业从汽车大国走向汽车强国的必由之路。在这样的论点下面,现在全国对新能源汽车的发展形成了高度共识。所以这 3 年应该是中国新能源汽车发展的快速增长期。

燃料电池车、混动车、电动车三型并存

实际上,在新能源汽车领域,纯电动车、混合动力车和燃料电池车都有其各自的特点以及适应的发展领域。大型长途交通工具里燃料电池车有非常大的优势,而在小型化城市短途车辆里纯电动车发展优先级很高。所以在这些点上,大家把纯电动车和燃料电池车做一个非此即彼的竞争,我认为没有必要。在大型长途交通工具里,将来燃料电池车一定有非常好的发展空间。

最近,欧州多国纷纷推出禁止内燃机车的时间点,德国是 2030 年,英国、法国是 2040 年。他们认为在 2040 年左右,传统的内燃机车所占比率基本下滑到很低的水平,混合动力车有一个非常好的过渡过程,而燃料电池车从 2020 年开始处在明显的上升期。

最近,汽车行业重要的零部件商宣布停掉柴油机的研发部门,不做进一步开发,只做现存市场的工程化开发,这就意味着柴油机的未来发展被切掉了。国内也是这样,从排放角度来看,柴油机面临非常大的挑战,特别是进入国 6 的排放标准以后,柴油机的发展受到非常大的制约,成本急剧上升。

对汽车行业来讲,纯电动车、混合动力车、燃料电池车都是在近 20、30 年内重要的市场产品,不会放弃任何一类产品。对企业来讲,三条路线都要根据其市场做相应的选择。

燃料电池车发展缓慢

燃料电池车是新能源汽车里发展最慢的一类。燃料电池车因为离市场还有一段距离,所以呈现出非常有意思的“联盟”的现象,像通用和本田这样的车企间的联盟,他们在推动燃料电池车的发展上应该会起非常重要的作用。

还有一个很重要的联盟是汽车产业和能源工业的联盟。我个人认为,燃料电池车的发展实际上和能源结构密切相关,可再生能源因为其不稳定性导致使用起来很不方便,不论是太阳能还是风能,大家都希望找到合适的储能载体,把不稳定的可再生能源转变为稳定的能源供给。国际上现在有一个很重要的论点是可再生能源发电,电解质制氢,氢能源可以稳定的储存,这是将来燃料电池发展非常重要的一步。

从燃料电池车发展水平来看,大家最早担心的是因为里面的催化剂要用到铂金,成本太高。但是最近燃料电池的突破非常明显,铂金的用量大幅度减少,从最早每千瓦要 1 克左右的铂金到现在已经降到大概 0.3 克左右。在实验室里甚至已经降到 0.1 克,如果能实现工业化,铂金的用量和现在内燃机车的用量差不多,大家知道现在的内燃机要用到三元催化器,这里面也要用到铂金。所以燃料电池的成本这点大家已经释疑了,不会是制约燃料电池车发展的主要瓶颈。

还有一个很有意思的现象,丰田汽车 2015 年推出商业化燃料电池车的时候宣布开放 5000 多项有关燃料电池车的专利,希望大家一起推动燃料电池车的发展。

从国际范围来看,商业化的燃料电池车实际上有三款车型,分别出自现代、丰田以及本田,这三款车应该说在近几年引起了不小的轰动,所以我们讲新的时代已经来到。无论是欧洲还是日本、韩国、美国,都纷纷把燃料电池车发展的目标制订出来,特别是基础设施——加氢站的建设目标也有非常好的规划。

举个例子,2015 年,德国加氢站的分布非常稀疏,到 2020 年便要开始成片,他们计划到 2030 年整个德国加氢设施要连成非常完整的网络,大概有 1000 多座加氢站要建立起来,而 2030 年并不遥远。

我觉得这个发展是非常快的,大家要高度重视这个分支里面的技术进展。

中国的燃料电池车

从 2003 年第一块燃料电池问世到现在,中国的燃料电池车有将近 20 年的发展历程。尽管在 2010 年世博会期间有好几个汽车厂做了燃料电池车,但是都是 10 辆以下的级别,都是在探索,没有计划。

我个人比较赞赏的还是上汽集团,上汽集团在燃料电池车这个领域持续跟进和发展。大家可以看到最近有计划的也是上汽集团,不管在轿车还是商用车方面,上汽集团最近可能推出万辆级的燃料电池车的应用发展规划,这个力度现在还不是非常大,希望进一步加大力度。

一个插曲不得不提,从 2007 年左右到 2015 年这段时间,有将近七八年的时间中国燃料电池车发展走入一个低谷期。当时美国奥巴马政府上台,对燃料电池车的发展给了一个非常负面的判断,认为不会成为主流,美国的燃料电池车发展受到非常大的影响。

中国那个时候便跟风美国,认为美国都不做,中国也没必要坚持搞燃料电池车。而日本、韩国在最近十几年里面,勤奋耕耘。实际上,在 2001 年左右,日本车企丰田的燃料电池技术非常落后,技术远远落后当时的通用、奔驰这些公司,但 2015 年它非常高调的秀出了商业化燃料电池车产品。

所以中间我们经历了漫长的低谷期,现在大家的热情又高涨起来,其中也有很多推动力。

从技术方面来说,我国目前轿车的动力平台事实上一直在走一条“电电混合”的道路——既有燃料电池也有电池,而丰田、本田都在做全功率的燃料电池车,这两者的对比会非常有意思。

燃料电池在商用车上的应用在中国发展也非常快。此前,联合国环境署专门在几个发展中国家开展燃料电池车示范运动,中国是其中一个,第一期落地北京,我们从奔驰买了几辆燃料电池大客车,180 万美金一辆,贵得吓人。后来,我们开始推出自己的燃料电池车,事实上在世博会期间,我们在上海示范的燃料电池客车大概在 500 万人民币左右,最近已经可以将成本降到 200 万人民币左右。

非常有意思的是,在做成本分析时,乘用车过了 400 公里以上的续航里程,采用燃料电池反而便宜。而商用车的交叉点在 100 公里续航里程,就是说 100 公里以下,纯电动车有优势;100 公里以上,燃料电池车反而更适合。现在公交客车都要求一天 300 公里左右的续航里程,所以燃料电池车会很有竞争力。

所以,我认为我们的客车采用“电电混合”的路线可能会比较合理,它的动力平台也非常有特色。

另外,我们在燃料电池车的测试平台建设上也花了一些力气,但是远远不够。

最近我参观日本丰田汽车公司,看了其燃料电池的实验室,从工程化检验设施水平来看,中国在这一点上差得还很远。监测手段落后,不光技术有差距,能力上也有差距。丰田一万多平方米的设备,可以进行各种环境下的耐久性、可靠性的实验。这些我们在做,但投入有限。

而在多元动力系统的控制上面,我们还是很有特色的,因为我们一直推“电电混合”。

在高压储氢的装置上面,国内 35 兆帕的储氢瓶应该没有问题,但是 78 兆帕储氢瓶,我们国家由于标准规范的问题,现在还有差距,现在在研发过程中。按照国家的标准法规,70 兆帕的氢瓶是不允许生产的,要发展还有很大的制约。

氢基础设施这个领域,现在中国建好在用的加氢站可能一个手指头就能数完,有一些都是很临时的简易加氢站。现在很多城市开始做规划,估计会有新一轮的加氢基础设施的发展高潮。

燃料电池车产业链也在逐渐形成,包括关键零部件、关键材料、能源系统、服务平台等,但不算很完整。

我们国家产业导向很明显,现在新能源汽车政策很好,但是燃料电池车应该如何鼓励还是不明晰的。燃料电池车应该从能源角度有一个明确政策出来,氢能在未来的国家体系中的位置如果尽早的明晰,燃料电池车的发展会有得到更好更快的推动。

总结起来,政府产业政策要明朗、大企业要在这个产业导向下发力,如果两者兼得,我相信中国燃料电池车产业的发展非常值得期待。

同济大学的探索

同济大学最近这 20 年一直致力于推动新能源汽车的发展。

2014 年,我们组建了“智能型新能源汽车协同创新中心”,是由车企和高校组成的紧密联盟,包括上汽集团、清华大学、天津大学、湖南大学,致力于在 3 个领域开展创新活动,其中一个就是电动化。

我们提出的一个重要概念是“柔性化电源”,意指将来的新能源汽车上会有电池也会有油电的增程器、燃料电池増程器。所以将来的电源可以根据车辆的工况做柔性配置。现在的经营性车辆、物流车、公交车,客车,我认为因为它是间接性跑的,增程式的燃料电池车有非常好的利用空间,成本也低。事实上也有利于它的寿命和各方面的表现,性能一点不会差。

另外在驱动系统上,我自己本人一直坚信将来的电动机一定会装到轮子上去,就是电动车一定是那种滑板性的结构,就是电机和轮子是一体的,这会改写汽车整个的行驶动力学,我们也一直期待这一点,也为此做努力。

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