【电动汽车资源网EV江湖 ChinaEV100 】6月28日,由清华大学、中国电动汽车百人会和国际氢能委员会共同举办的“氢能产业创新发展论坛”在北京召开。邀请了来自国内外政府与相关部门的领导、氢能产业研究的专家学者以及汽车、能源等领域的企业代表参会。

本文为全国政协副主席万钢在“氢能产业创新发展论坛”上的发言整理。

关于燃料电池汽车发展的思考

万钢

全国政协副主席

本次论坛的题目出得很好,就是“突破核心技术,打造产业生态”,它确实是我们在这几年推动电动汽车的发展中特别要考虑的问题。

我就关于燃料电池汽车的发展谈一点想法和思考,主要从两个方面,第一回顾一下我们国家燃料电池汽车发展的历程;第二,讨论一下燃料电池汽车发展面临的机遇与挑战。

我国新能源汽车发展可以追溯到本世纪初、上世纪末。当时研发新能源汽车有三种可能的驱动形式:纯电动、混合动力和燃料电池驱动系统。怎样把三种可能的驱动形式和产业发展以及未来发展相适应,到产业化阶段时,国家科技部门就需要去研究这里面的共性核心技术,使新能源汽车能够循序渐进发展起来。

当时,我们从三种车型当中找出了一些共性的核心技术,就是动力蓄电池和管理系统、电机和驱动系统、以及混合动力系统的混合发动机和燃料电池发动机。把它们组合起来形成三种汽车形式,形成了国家当时的研发布局:纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。这三种车型共同的核心技术就是动力蓄电池、驱动电机和智能化控制系统,以及各种车型自有特色的驱动发动机系统。我想再次说明,我们在2001年确定电动汽车重大专项的时候,就明确要降低能源的依存度,减少城市大气污染,推动汽车产业跨越式发展,是我们国家新能源汽车发展的长久目标。

回顾这些年,新能源汽车在发展过程中与时俱进,产品和市场循序发展,在第十个五年计划的时候,我们确定了“三纵三横”的研发布局,在第十一个五年计划的时候,我们加强了对基础技术的研究,在“十二五”和“十三五”计划的时候,我们根据新能源汽车的智能化驱动发展方向,研发的内容越来越宽广,研发的深度也越来越深厚,特别是基础研究的深度。燃料电池发动机一直是研发的重点。在第十三个五年计划制定的时候,我们国家制定了很多相关发展规划,有新能源汽车发展规划,有科技专项任务,有能源技术革命以及各个地方,比如上海、苏州以及武汉、山东等都在推动着各地新能源燃料电池的发展。

在基础研究方面,车用燃料电池取得了顺利进展。燃料电池材料得到明显的提升。我最近参观了几个企业,中科院大连化工所的新源动力、北京亿华通——一个新兴的燃料电池企业、上海弗尔赛,这三个企业不约而同选择了同一条技术路径:30kW驱动模块、60kW驱动模块以及120kW驱动模块,他们的电堆功率密度已经达到了2kW/L。

回顾起来,我国在2008年奥运会时就推出了第一批燃料电池汽车,为奥运会做运输服务和赛场服务,当时引起了世界的关注。我记得有20多辆燃料电池轿车和10多辆燃料电池客车。这个数字到2010年世博会时有了很大发展,运行于世博会的燃料电池客车、轿车和场地用车超过了200辆。我们参加了世界大赛,在北京进行了燃料电池汽车示范应用,还参加了加利福尼亚燃料电池汽车商业化运行测试。现在的国内商业化示范运行已经遍布很多地方。除此之外,上海神龙、河南宇通、中通、东风都研发了样车,并且进行了示范。按照清华大学王贺武教授的统计,目前已经累计运行的车辆有近千辆,运营加氢设施有12座,在建的有近10座。

氢燃料电池还可以应用到很多领域,比如在上海周围就有100多套基站的备用电源,运行的四五年当中保持了稳定,取得了很好的运行成果。燃料电池还可以应用在IDC机房、医院应急救援系统、安防以及深潜系统的备用电源。在这些基础上,企业开始介入到燃料电池研发中。早在2007年,上汽就在前期研发基础上开始了燃料电池开发,2014年进行全国万里行,最近开发了商用车,同时制定了第十三个五年计划,到2020年燃料电池发展战略目标。

我们开展了双边和多边国际合作。在去年清洁能源部长会议上启动了国际氢能经济伙伴计划,希望电动汽车能够在2030年达到30%。在双边合作方面,开展了中美清洁能源汽车研究中心和中德电动汽车研究中心的合作。在联合国环境署的支持下,中国进行了三轮燃料电池汽车联合示范项目,同时我们还主动倡议和发起组织了国际氢能燃料电池协会。

总的说来,中国燃料电池汽车取得了明显进步。从燃料电池汽车本身技术上,中国燃料电池汽车的特色就是电-电混合动力系统,既符合燃料电池本身技术特点,也适合我国技术创新的产业点。在整个分布上面,从纯电动到具有部分电力和部分燃料电池驱动的系统上看,可以分成几类。一类是能量混合型的,以纯电动汽车为主,同时用燃料电池来补足它的驱动。一类是以燃料电池为主,用动力电池来补足它的驱动,这两类都有发展前景。但总的说来,中国的燃料电池汽车具有最大的特点就是电-电混合。

在过去十多年当中,在国家科技计划和产业技术创新工程支持下,我们国家开展了氢能燃料电池汽车的研究、开发、示范、运营工作,初步形成了从燃料电池电堆系统到整车的研发体系和制造能力,开展了系统的示范运行。

下面,我跟大家讨论一下关于推进燃料电池汽车发展的机遇和挑战。目前新能源汽车已经成为全球汽车产业转型升级的一个标志。根据中汽协会和MarkLiens的数据,2017年,全球主要国家新能源汽车销售超过了142万辆,中国的销量达到77.7万辆。全球新能源汽车累计销售量突破了340万辆,中国占比超过了50%。我们当年确立的目标是节能减碳,为应对气候变化作出了新的贡献。从车型分布上说,乘用车、客车、轿车和商用车都开始增长,乘用车比例超过了商用车,中国的燃料电池客车开始逐渐在城市当中应用。

我们燃料电池汽车的商业化、产业化还是滞后的。特别是产业生态和市场还没有建设起来,大概有七个比较明显的问题。

第一,产业化、商业化进度显著落后;第二,一些关键技术难题久攻不下,而且差距明显;第三,产业链比较薄弱,工程化能力不足;第四,企业主体作用缺失;第五,制氢、供氢和加氢系统比较落后,造成氢成本剧增;第六,技术标准、检测体系严重滞后;第七,国际开放合作还急需加强。现在我以问题导向来谈一谈今后要解决这些问题的办法。

第一,产业化、商业化进度滞后,说明目前我们的新能源汽车尽管数量比较多,但主要还是运行在城市范围之内。主要的短板是续驶里程、充电时间和能量密度。从市场角度上说,我国城市公交汽车和城市之间远程公交汽车的比例大概是1:6左右,也就是1辆城市公交车大概有6倍的远程公交车。这些远程公交车是点对点运行,停靠时间短,留出的充电时间不多,环保要求又比较高,在城市中心到另外一个城市中心,同时运量需求也比较大。第二个就是城市出租车。在城市里面有很多私人用电动汽车或者公共用电动客车,但是城市间的出租车,特别是特大城市的出租车,比如北京出租车一般都是双班运行。我前些日子到香港去,那里的出租车一天运行时间很长,很难有很长的时间来进行充电,所以他们希望充电的时间短一些。第三,随着网购的发展,城市物流车需求极旺,但是它的运行强度比较高,行驶里程比较长。从中远期来看,中型和重载货车是一个发展方向,这次应对污染防治攻坚战,明确把落后的柴油机作为一个方向。中型和重载货车的行驶里程长,环保要求高,想要解决这些问题,很好的办法就是燃料电池汽车。今天电动汽车的短板,完全可以用燃料电池汽车和氢能源来补足。

第二,许多关键问题久攻不下。虽然早在本世纪初我们就部署了一系列研究,但是在一些关键问题上没有显著进展,而且差距明显。比如电堆功率密度,国内产品基本上在2kW/L左右;据报道,国际先进水平已经达到了3kW/L左右。催化剂效率方面,国内每千瓦的铂用量大概0.3克;据报道,国际先进水平已经达到了0.06克以下;膜电极耐久性方面,国内动态工况实测寿命大概在3000小时左右;据报道,国外已经达到了9000小时;空气压缩机方面,国内现在的燃料电池产品基本采取低压压缩机,国外主要采取高压空气压缩机。如果能够把压力提高到两倍左右,效率可以提高50%。我们有必要花力气建立一个燃料电池检测平台,对国内外燃料电池产品进行对比测试,以确定具体差距。我们可以通过国际合作一起组织大家共同讨论建立这样一个检测平台,通过国际合作,建立统一的燃料电池产品检测和技术标准,这对构建燃料电池汽车产业生态是十分重要的。

第三,产业链还比较薄弱,工程化能力不足。燃料电池用催化剂、质子交换膜、碳纸等一些关键材料已经有了,但毕竟还是实验室产品。因此,一致性和可靠性有波动。空气压缩机和氢气回流泵等关键部件也有一些样件,但是没有稳定产能,产品供应不足,而且价格很高。储氢容量要达到5%到7%还有15年时间。现在35兆帕碳纤维内胆的储氢密度比较低,需要开发更高压力的碳纤维内胆,这个不是没有技术,但是没有标准,更没有检测办法。目前,整车企业还没有形成稳定的零部件供应体系,供应链薄弱,工程化能力不足,导致零部件的工艺质量低、产品一致性、可靠性和耐久性不足,不能满足要求。

第四,企业主体作用还有所缺失。整车方面,乘用车企业除上汽以外,其他的上市公司还没有把燃料电池汽车作为自己的主攻产品列入企业发展规划。这和国际汽车企业——丰田、本田、通用以及奔驰等形成明显差距,我们整车企业还没有起到领头羊的作用。在动力系统方面,柴油机企业随着各地环保法规进一步收紧,面临着转型升级的严峻考验。许多业内专家认为,环保、高效、长续驶里程的燃料电池发动机才是最佳的替代品。我很高兴了解到潍柴动力已经决定把氢燃料电池发动机作为转型升级的重要方向,我们应该给予支持,并祝愿他们形成先发优势。我国燃料电池企业经过艰苦的创业,目前形成新源动力、亿华通、弗尔赛等新三板企业,新三板一些规定不适应这些企业的发展,需要监管部门有很多的改进措施。关键材料方面,今年我专门去东岳集团看(2007年看了一次),经过十多年的努力,他们的质子交换膜已经进入国际市场,被奔驰、宝马等企业认可。希望他们能够拓展产业,在膜电极方面提供高质量的产品。另外我们还需要有企业在空气压缩机、氢气回流泵方面积极参与。我们国家在空气压缩机方面有有利条件,中国是空调生产能力最强的国家,在技术能力方面不差,关键差在企业能不能主动承担这方面任务。

第五,我们的制氢供氢和加氢系统落后,造成氢燃料成本的剧增。我们国家低成本氢来源是十分广泛的,但是由于规模化供氢体系尚不完善,输运成本比较低,用氢价格超过了燃油成本,还没有形成可持续的商业模式。今年2月11日,我们在领军企业牵头成立了跨学科、跨行业、跨部门的氢能产业联盟,标志着中国燃料电池产业将提质增速。希望这些生产燃料电池、研究燃料电池整车和研究燃料电池主要系统,以及供氢系统的企业,能够在一起畅所欲言,形成一个共识:在有车的地方建设必要的供氢系统,这是推动电动汽车十多年发展中取得的一个十分重要的经验。

第六个短板是技术标准、检测体系严重滞后。燃料电池汽车运行涉及到汽车能源领域以及一系列新的技术标准、规范法规亟待设立,已经有一些法规,但是需要更新,检测能力也有待加强。在氢储安全和运行安全方面,在燃料电池全生命周期的测试评价等方面的标准还有待完善。比如,我们现在的加氢站建设标准是极其落后的,还是上世纪50年代的设想。一个加氢站周围有多少空间,这些问题在本世纪初,我到日本和德国看的时候,他们已经解决了,有很好的标准。现在可以通过合作解决。我们的主管部门不明确,运行的规范也不健全。燃料电池电堆和燃料电池发动机的技术标准也亟待完善,相应的检测能力要继续加强。企业研发和生产检测能力同样需要研究开发,燃料电池生态系列零部件行业标准、实验方法、检测体系也要规范发展。

第七,我们急需要加强国际开放和合作。我国新能源汽车的开放和创新将发挥率先引领的作用。我们的思路就是优化能源结构、防止大气污染、应对气候变化,这也是人类必须面对的共同挑战。各国汽车领域责无旁贷,所以我们有必要坦诚相待,精诚合作,协同创新,为世界汽车的转型升级作出应有的贡献。

近二十年来,我国在基础研究、技术标准、示范运营和市场推广中积极参与和牵头组织实施了一批多边和双边的重大国际合作项目。积累了丰富的国际合作经验,创造了产、学、研合作的新模式,有效的推进了知识产权保护、创造、转化,带动了新能源汽车国际化发展。在新时代进一步加强燃料电池汽车领域的国际合作方面,一是政策法规方面要加强政府间的合作,二是整车零部件企业之间在投资、合资和技术方面的合作,三是大学、研究机构在技术标准、检测能力方面的合作,四是在示范运行、市场调查和预测方面的一些合作。

最后我想谈两条建议:

第一,今年下半年全国政协将就促进新能源汽车健康发展举行双周座谈会。双周座谈会是中国一种特殊的、具有自身特色的议政形式,全国政协主席亲自主持会议,由各方面提出意见,对未来发展提出建议,同时向中央政府国务院进行汇报。7月份我们将组织开展相关调研,建议各有关方面积极参加和协助这个调研,共同努力组织好、开好这次座谈会,向党中央国务院提出新的建议。

第二,结合第十三个五年规划,今年要开展中期评估,对燃料电池汽车在科技创新、产业发展、能源革命等一系列规划当中,对实施情况行科学评估,明确发展的路径和方向,促进燃料电池汽车的健康发展。

(本文根据现场发言整理,未经本人审阅)

(来源:电动汽车资源网EV江湖 ChinaEV100)

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