鉅大LARGE | 點擊量：438次 | 2022年11月01日
燃料動力電池汽車未來實現(xiàn)批量化生產(chǎn)要更多扶持
在新一輪的新能源汽車補貼政策中，純電動和插電式混合動力的補貼都在逐步退坡，但是氫燃料電池的補貼方案并沒有調(diào)整。近日，億華通科技公司首臺燃料電池發(fā)動機下線，宇通、福田、中植的燃料電池客車已經(jīng)在2022冬奧會舉辦地張家口經(jīng)過了環(huán)境路況實驗驗證，中國燃料電池商業(yè)化的步伐明顯加快，清華大學(xué)汽車工程系副主任李建秋教授認為，燃料電池汽車未來能與傳統(tǒng)燃油車全面競爭，實現(xiàn)批量化生產(chǎn)需要更多扶持。
中國氫燃料電池汽車發(fā)展到什么程度了？
1.從“十五”電動汽車重大科技專項，即2001年到2005年，處于燃料電池汽車研發(fā)階段。當(dāng)時，燃料電池、動力電池、驅(qū)動電機等關(guān)鍵零部件技術(shù)還不成熟。主要研究重點是研究燃料電池工作原理，“我們與福田汽車合作試裝的第一輛客車把座椅都拆掉，燃料電池系統(tǒng)當(dāng)時占了大半個車箱。”
2.“十一五”燃料電池被列入節(jié)能與新能源汽車重大項目，從2005年到2010年，重點圍繞“燃料電池加動力電池”的混合動力系統(tǒng)開展研究。零部件的成熟度開始快速提高，使燃料電池整車動力系統(tǒng)技術(shù)水平隨之提升。經(jīng)過2008年奧運會，燃料電池試驗車經(jīng)過春夏秋冬完整一年的示范運行，燃料電池系統(tǒng)構(gòu)型得到優(yōu)化固定。但是，燃料電池發(fā)動機本身還有很多問題沒有突破。
3.因此在“十二五”期間（2010年到2015年），清華大學(xué)與北京億華通科技公司重點針對燃料電池的可靠性、耐久性和成本問題開展攻關(guān)，迎接燃料電池系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化。2015年掌握了“電電混合動力系統(tǒng)”技術(shù)，包括整車控制技術(shù)及發(fā)動機技術(shù)。與國外同類產(chǎn)品比較，我們動力系統(tǒng)構(gòu)型的特點是成本低，燃料電池發(fā)動機可以做到比較小，而動力電池容量比較大，形成電電混合動力，使發(fā)動機基本上工作在穩(wěn)態(tài)。如果燃料電池發(fā)動機工作在穩(wěn)態(tài)，耐久性會更好。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
李建秋認為，燃料電池汽車要發(fā)展起來，一定要有幾十家高水平的關(guān)鍵零部件企業(yè)，就像我國電池產(chǎn)業(yè)一樣，有比亞迪、CATL等，有一大批技術(shù)和產(chǎn)能都居于世界前列的零部件企業(yè)，才能夠支撐起這個新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，才能像電池產(chǎn)業(yè)那樣達到國際領(lǐng)先水平。
燃料電池汽車與純電動汽車相比有何優(yōu)勢？
純電動汽車在低溫環(huán)境下，電池的溫度會下降，造成啟動困難，能耗增加。因為除驅(qū)動車輛行駛外，動力電池還要拿出一部分能量用來維持空調(diào)、采暖系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，所以純電動汽車冬天運行時續(xù)航里程會打折扣，但燃料電池汽車冬季的表現(xiàn)非常好。
例如，一臺30千瓦的燃料電池發(fā)動機除輸出30千瓦的電功率之外，冷卻水還能提供約25-30千瓦的余熱，溫度大概有60-70度，足夠車廂取暖之用，還能為電池保溫。即使在零下10度或20度的環(huán)境溫度下，客車內(nèi)的溫度也會保持在零上10-20度，電池的溫度保持在零上10-20度。電池的電量不會下降，充放電性能不會下降，壽命不會衰減，車輛的續(xù)航里程也不會下降。而且冬天比純電動汽車更加節(jié)能，因為它是用廢熱采暖。
如何實現(xiàn)能源端的氫電互動？
隨著電池技術(shù)的進步，純電動汽車和燃料電池汽車未來會根據(jù)自身的特點向不同領(lǐng)域發(fā)展。續(xù)駛里程在300公里以下的車型，尤其是緊湊車型會以純電動為主。跑長途的物流車、卡車、有軌電車等，越重的、需要能量越多的、續(xù)航里程越長的車型，燃料電池車型就越有優(yōu)勢。
燃料電池汽車與純電動汽車都是純電驅(qū)動，都是零排放，但都有自己細分的市場，能夠相互配合。比如在新能源利用方面，風(fēng)、光等可再生能源發(fā)出的電，既可以給電池充電，電解水制氫后也可以供給燃料電池，這叫做“氫電互動”，就是氫能源和電能相互作用。如果太陽能發(fā)出來的電用不了、存不住的話，可以電解水制氫，把氫氣作為電能存儲的載體。到用電高峰時，燃料電池發(fā)電再上網(wǎng)補充電能，這就是能源端的氫電互動。如果發(fā)生地震等災(zāi)害導(dǎo)致斷電，車用燃料電池發(fā)電連上市電可以救急，在緊急情況下可以作為一個電站，這是車載端的氫電互動。這就是整個氫電互動的長期愿景。
燃料電池汽車商業(yè)化之路怎么走？
李建秋預(yù)計，燃料電池汽車發(fā)展從2017年開始慢慢爬坡，到2020年會達到1萬臺車的規(guī)模，2025年會達到10萬臺甚至百萬臺的規(guī)模。在這個發(fā)展過程中，他預(yù)計會是商用車先行，乘用車滯后3-5年。
8月25日，北京億華通科技公司首臺氫燃料電池發(fā)動機下線，標志著中國首條自動化氫燃料電池發(fā)動機大批量生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。億華通2016年與張家口市政府達成了氫能戰(zhàn)略合作。搭載億華通第三代氫燃料電池發(fā)動機的新能源客車已經(jīng)完成張家口地區(qū)工況適應(yīng)性試驗，表現(xiàn)良好。李建秋表示，培育和扶持像億華通這樣的企業(yè)做國內(nèi)的領(lǐng)頭羊，研究如何把發(fā)動機這個關(guān)鍵零部件做好，才能實現(xiàn)由中國自己掌握核心技術(shù)和自主生產(chǎn)。只有這樣，將來才具備降成本和大批量商業(yè)化生產(chǎn)的可能，將來還會布局電堆的升級版和核心材料的生產(chǎn)線，讓國內(nèi)掌握整個產(chǎn)業(yè)鏈自主配套，成本也會大幅下降。
燃料電池汽車的推廣條件和場景是怎樣的？
2022年，第24屆冬季奧林匹克運動會將在北京和張家口舉行。億華通和張家口市將共同建設(shè)該地區(qū)氫能綜合利用產(chǎn)業(yè)體系，建設(shè)京張奧運氫能高速公路，以及多個風(fēng)光電氫綜合能源利用示范項目，并于今年率先啟動百輛級燃料電池客車示范運營，清華大學(xué)為此制定了相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃。
李建秋表示，燃料電池汽車的推廣與純電動汽車的推廣是有差別的，純電動汽車只要有電力設(shè)施供電就可以推廣，而燃料電池汽車的推廣取決于氫能基礎(chǔ)設(shè)施的配套情況。所以，推廣燃料電池汽車的指導(dǎo)方針是選擇氫能源和制氫成本比較低的區(qū)域。張家口就具備這樣的條件，張家口是國家新能源推廣重點示范城市，有大量的風(fēng)電和光電資源。
利用張家口沒有碳排放的風(fēng)電進行電解水制氫，供給燃料電池汽車使用，讓這些電產(chǎn)生價值。雖然水資源是稀缺的，但電解水的用量不用擔(dān)心。電解水用的是經(jīng)過凈化的工業(yè)用水，而且用水量并不大，這已是比較成熟的技術(shù)。燃料電池汽車不再使用有二氧化碳排放的傳統(tǒng)燃油，使用成本比燃油車便宜或者相當(dāng)，對于能源制造企業(yè)來講，使用的是上不了網(wǎng)的棄電制氫，會進一步產(chǎn)生經(jīng)濟效益，這樣，就可以從各個方面實現(xiàn)雙贏、三贏或者多贏的局面，有利于燃料電池汽車的推廣。
加氫站如何布局？需不需要完全新建？
燃料電池汽車的發(fā)展和加氫站的建設(shè)，是相互促進相互影響的關(guān)系。世界上燃料電池研發(fā)推廣比較好的是日本，車已經(jīng)準備好了，但制約燃料電池汽車推廣的障礙是加氫站的建設(shè)沒有跟上。李建秋表示，充分吸取日本的經(jīng)驗，幫助張家口市政府做的氫規(guī)劃，將加氫、制氫和車的推廣同步規(guī)劃，同步建設(shè)。
目前，清華大學(xué)與億華通正在幫張家口做加氫站布局規(guī)劃。因為燃料電池汽車的續(xù)航里程比較長，借鑒日本、美國一個加氫站替代兩個加油站的經(jīng)驗，第一批將在張家口布局19-20個加氫站（張家口有19個區(qū)縣，保證每個區(qū)縣1個）。
從國家長遠的能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)來看，加氫站將來要和加油站慢慢兼容。也就是說，隨著燃油汽車比例的下降，現(xiàn)在的加油站會慢慢地轉(zhuǎn)化成加氫站。所以，加氫基礎(chǔ)設(shè)施并不用完全新建，只是在原來的基礎(chǔ)上升級。
李建秋告訴第一電動網(wǎng)，現(xiàn)在中石油、中石化也在論證什么時候大規(guī)模投建加氫站。他們可能先找一兩個加油站試點改造成兼顧加氫站。第一步是兼顧35MPa的加氫站，下一步再升級到70MPa加氫站，然后實現(xiàn)一個既有35MPa加氫口，又有70MPa加氫口的加氫站，將來甚至還有液氫加氫口。“我相信，未來5到10年，有些加油站會變成混合運行模式。在城市里，還可以同時布局充電和加氫基礎(chǔ)設(shè)施，兩者配合，形成真正的純電驅(qū)動零排放城市交通體系?！?/p>
氫氣的來源是多樣化的。據(jù)了解，中石油、中石化的態(tài)度是，如果未來汽油車、柴油車少了，氫燃料電池車多了，他們就會對石油裂解工藝進行改進，不再生產(chǎn)那么多柴油汽油，而會多生產(chǎn)氫氣。另外，天然氣重整制氫、煤重整制氫，成本大概是10元錢左右。我國現(xiàn)在有大量的棄風(fēng)、棄光和棄水，先把這部分棄電用好是當(dāng)務(wù)之急。李建秋認為，用棄電制氫也是我國可再生能源轉(zhuǎn)型的一個非常重要的著力點。
氫燃料電池汽車大規(guī)模推廣需要政策怎樣扶持？
燃料電池汽車的可行性和可靠性，要經(jīng)過春夏秋冬來測試和檢驗。李建秋呼吁，希望國家能夠出臺燃料電池汽車區(qū)域示范的相關(guān)政策。
純電動汽車通過“十城千輛工程”的大規(guī)模的示范推廣帶動了整個產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和發(fā)展，使我國新能源汽車居于全球領(lǐng)先的地位。燃料電池汽車也需要一個類似的示范推廣過程?！盁o論是上汽、福田、宇通，還是像億華通這樣的關(guān)鍵零部件企業(yè)，都有技術(shù)，都能做產(chǎn)品，但是都沒有量。沒有量就形不成產(chǎn)業(yè)鏈，成本就降不下來，難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。所以，希望通過以更多的區(qū)域示范來把成本降下來，把質(zhì)量提上去，把規(guī)模推上去，拉動全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵材料和零部件的發(fā)展。希望國家能夠出臺示范推廣政策，例如在3到5個城市或者10個城市以內(nèi)進行示范，一個城市有幾百到千輛的規(guī)模，3到5年后再進行大范圍推廣”。
在新一輪的新能源汽車補貼政策中，盡管純電動和插電式混合動力的補貼有所下降，但是氫燃料電池的補貼方案并沒有調(diào)整。這樣的補貼政策為開發(fā)氫燃料電池汽車的相關(guān)企業(yè)提供了繼續(xù)前進的動力。
李建秋建議地方政府加強對燃料電池汽車的補貼，“在我國燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)鏈沒有形成之前，企業(yè)前期的研發(fā)投入是比較多，希望除了中央政府對燃料電池汽車的補貼不退坡之外，各個重點區(qū)域的地方政府要進一步地加強對燃料電池汽車發(fā)展的補貼和扶持。通過政府的扶持把量推上去，累計到一個量級，比如萬輛級別再開始退坡或停止補貼。
