李建秋：燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)全面商業(yè)化需要“演練場(chǎng)”

　　近日，中國電動(dòng)汽車百人會(huì)第四期電動(dòng)汽車熱點(diǎn)問題系列研討會(huì)在湖南省株洲市舉辦。此次會(huì)議由中國電動(dòng)汽車百人會(huì)主辦，湖南中車時(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司、株洲高新區(qū)管委會(huì)承辦。來自政府、高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)的嘉賓圍繞新能源汽車電力電子技術(shù)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)展開探討。

　　峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，清華大學(xué)教授李建秋介紹了燃料電池汽車的相關(guān)情況。他表示，燃料電池系統(tǒng)的關(guān)鍵問題既涉及核心材料，也涉及傳熱傳質(zhì)和電子控制，還涉及到電力電子等，同時(shí)希望相關(guān)領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)一同參與到燃料電池領(lǐng)域中來，只有多學(xué)科集成，才能克服燃料電池的耐久性問題，打破木桶的“短板效應(yīng)”。

清華大學(xué)教授李建秋

　　“我相信，到2020年，你就會(huì)看到非常好(技術(shù)過硬、質(zhì)量可靠)的燃料電池商用車出現(xiàn)。”在會(huì)后的采訪中，李建秋向新能源汽車網(wǎng)表達(dá)了對(duì)我國燃料電池汽車商業(yè)化前景的信心。

　　給整車和零部件提供“演練場(chǎng)”

　　新能源汽車網(wǎng)：今天您在會(huì)上講了燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展，讓我想起了五六年前國家推廣電動(dòng)汽車時(shí)也有很多難題，對(duì)于現(xiàn)在的公交公司來講，過去面臨著從混合動(dòng)力到純電動(dòng)，再到未來燃料電池的轉(zhuǎn)變，其實(shí)還有很多問題需要克服。您覺得我國在產(chǎn)業(yè)化方面準(zhǔn)備得怎么樣了，或者說在燃料電池產(chǎn)業(yè)化本身的技術(shù)、配套方面，還是政策層面，都做了哪些鋪墊和準(zhǔn)備工作?

　　李建秋：關(guān)于燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化思路。首先我先說一個(gè)觀點(diǎn)，不管車也好，動(dòng)力系統(tǒng)也好，發(fā)動(dòng)機(jī)也好，還是要經(jīng)過測(cè)試，實(shí)際的檢驗(yàn)。“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，就是說產(chǎn)品和技術(shù)一定要經(jīng)過大規(guī)模的測(cè)試，然后分析改進(jìn)，才能達(dá)到最終成熟的狀態(tài)。其實(shí)我國純電動(dòng)汽車的發(fā)展過程也是這樣走過來的。

　　我們總結(jié)過去純電動(dòng)汽車的技術(shù)進(jìn)步，認(rèn)為比較革命性，或者對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)起到巨大推動(dòng)作用的，就是當(dāng)時(shí)四部委推的“十城千輛”示范工程。通過這個(gè)示范工程，給動(dòng)力系統(tǒng)、整車提供一個(gè)非常大的演練場(chǎng)。

　　行業(yè)里有一句話：“好的發(fā)動(dòng)機(jī)不是算出來的，是試出來的。”也就是說，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，不斷地改進(jìn)，不斷地提升性能和水平。就拿中車電動(dòng)為例，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)歷了五代的發(fā)展，一輪一輪地迭代過來，不是說當(dāng)年第一代就達(dá)到今天第五代T“動(dòng)力”的水平，這是有一個(gè)循序漸進(jìn)、逐步提高的過程。這就是我們通常說的“研究”提高自身水平。

　　中車電動(dòng)第五代純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)T“動(dòng)力”

　　什么叫研究“research”呢，就是“search and search”——找了又找。第一輪迭代不好，沒關(guān)系，再迭代，再優(yōu)化。新能源汽車的發(fā)展也是經(jīng)過幾輪迭代的過程，每一輪都經(jīng)過實(shí)際的測(cè)試和評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)問題和不足，然后把有問題的地方逐步地完善。所以“research”對(duì)應(yīng)的結(jié)果就是“refine”——好上又好，越來越好。這樣產(chǎn)品才能深入人心。

　　這是從前面純電動(dòng)汽車發(fā)展的過程中總結(jié)的規(guī)律，那么回過頭來看燃料電池汽車，其實(shí)也需要這樣一個(gè)研究-測(cè)試-示范的過程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)中的發(fā)現(xiàn)問題-研究改進(jìn)-性能提升的多次迭代的過程，并且要具備一定規(guī)模的示范項(xiàng)目，才能在性能、成本、可靠性，耐久性等各個(gè)方面得到充分檢驗(yàn)。所以今天的燃料電池汽車像六七年前的電動(dòng)汽車，看它有問題，就像當(dāng)年純電動(dòng)汽車無法跟燃油車直接PK一樣，但是它代表著方向。

　　當(dāng)然，燃料電池汽車發(fā)展特點(diǎn)跟純電動(dòng)有所區(qū)別。

　　在富氫地區(qū)推廣可實(shí)現(xiàn)共贏

　　新能源汽車網(wǎng)：區(qū)別在哪兒?

　　李建秋：純電動(dòng)汽車基本上在所有的城市都可以推廣，因?yàn)樗械某鞘卸加须娏ψ鳛槟茉?但是燃料電池汽車的推廣，不取決于電，而取決于氫能源，這點(diǎn)很關(guān)鍵。我們推薦燃料電池汽車的推廣一定是在氫能源比較富足的區(qū)域和城市來推廣。

　　現(xiàn)在燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)本身慢慢已經(jīng)做得可以了，但是需要加氫，如果氫很貴，比燃油車還貴，我相信燃料電池汽車是推廣不開的。所以我們?cè)谟懻撊剂想姵仄嚢l(fā)展的路線圖時(shí)，提出幾個(gè)建議。

　　第一，一定要在氫能源富足的城市或區(qū)域來推廣燃料電池汽車。舉個(gè)例子，張家口是中國可再生能源的生產(chǎn)基地。風(fēng)電、光電特別豐富、發(fā)電量大，并且還存在棄光和棄風(fēng)等棄電現(xiàn)象。

　　我們現(xiàn)在建議，用棄電來電解水制氫，整個(gè)過程沒有二氧化碳的排放，也很便宜。棄電制取氫氣的費(fèi)用是多少呢?一公斤氫氣10元左右。對(duì)轎車來講，大約1公斤氫氣可以跑100公里。當(dāng)然，氫氣制取完成后還有輸送、存儲(chǔ)、加注環(huán)節(jié)，包括加氫站的建設(shè)。沒有關(guān)系，乘以3-4倍，制取氫氣的成本大約30元/千克。傳統(tǒng)燃油車按照行駛百公里需要6-8升油、6元/升油價(jià)計(jì)算，也要花費(fèi)40-50元。這樣的話，燃料電池汽車就有價(jià)格優(yōu)勢(shì)了。

　　如果燃料電池汽車的運(yùn)營成本低于傳統(tǒng)燃油車，那么就實(shí)現(xiàn)了雙贏，或者是三贏。第一，能源企業(yè)賺到了棄電的利潤，減少了可再生能源的浪費(fèi);第二，政府環(huán)保壓力會(huì)下降，不用煤來發(fā)電，且車輛零排放;第三，對(duì)于運(yùn)營單位來講，燃料電池汽車的費(fèi)用比傳統(tǒng)燃油車低。這樣這個(gè)產(chǎn)業(yè)才能持續(xù)發(fā)展。

　　所以，由于氫能源分布的特點(diǎn)，燃料電池汽車將在京津冀、武漢、重慶、包頭、鹽城等氫能源便宜的城市推廣。制取氫氣一般通過兩個(gè)途徑，一種是可再生能源產(chǎn)氫氣，另一種是工業(yè)副產(chǎn)氫。

　　我國每年產(chǎn)氫量大概上千萬噸，而一輛轎車一年大概用氫能源200千克，所以容量沒有問題。隨著大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電，燃料電池的作用將會(huì)凸顯。除了作為交通使用以外，還要作為儲(chǔ)能電站關(guān)鍵的發(fā)電系統(tǒng)。

　　在避免錯(cuò)峰發(fā)電的諸多技術(shù)路線里，其中一條比較可行的技術(shù)路線就是電解水制氫，在中午把能源存儲(chǔ)起來，到傍晚再用燃料電池發(fā)電送到電網(wǎng)。這種儲(chǔ)能規(guī)模比較大，一公斤氫氣存儲(chǔ)的能量大概33千瓦時(shí)，可以利用氫氣大規(guī)模存儲(chǔ)電能，避免其浪費(fèi)，并進(jìn)一步利用該氫能作為燃料電池汽車的燃料。所以從這個(gè)角度來說，燃料電池汽車能夠推廣應(yīng)用取決于兩個(gè)條件。第一，氫能基礎(chǔ)設(shè)施要有科學(xué)合理的布局;第二，我國燃料電池汽車技術(shù)到了可以推廣的階段。

　　商用車到了示范運(yùn)營階段

　　新能源汽車網(wǎng)：歐陽明高教授提出一個(gè)觀點(diǎn)，去年是燃料電池汽車的啟動(dòng)年，今年是燃料電池汽車全面商業(yè)化的元年，這個(gè)觀點(diǎn)您同意嗎?

　　李建秋：同意。對(duì)商用車來講，經(jīng)過十多年持續(xù)的研發(fā)，基本上已經(jīng)具備推廣應(yīng)用前景，已經(jīng)像六七年前推廣電動(dòng)汽車的狀態(tài)。如果這個(gè)時(shí)候，國家重點(diǎn)在幾個(gè)城市示范推廣和應(yīng)用，推動(dòng)開展千輛級(jí)的規(guī)模示范，就能夠起到很好的產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)效應(yīng)，因?yàn)橹挥猩弦?guī)模，才能有批量化的生產(chǎn)線，讓零部件的制造水平和研發(fā)水平都有大幅度提高。其實(shí)推廣應(yīng)用電動(dòng)汽車就是通過“十城千輛”示范工程，各家的電機(jī)、電池等零部件上了規(guī)模、保證了質(zhì)量，然后自然具備了實(shí)用化的水平。

　　我自己是搞燃料電池汽車的，對(duì)于燃料電池汽車的發(fā)展還是很看好的。如果國家政策得當(dāng)，在幾個(gè)重點(diǎn)城市或區(qū)域開展幾個(gè)規(guī)模性的示范項(xiàng)目，讓企業(yè)有機(jī)會(huì)整合燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)鏈。因?yàn)橐粋€(gè)行業(yè)的進(jìn)步一定是有幾個(gè)企業(yè)，或者幾十個(gè)企業(yè)一起投入，這樣一來，讓示范運(yùn)營企業(yè)研究示范運(yùn)行怎么使用，加氫站怎么建設(shè)、氫能源怎么輸送的問題，車輛制造企業(yè)研究動(dòng)力系統(tǒng)怎么配套、氫瓶安裝的位置等問題……這個(gè)就叫做“search”，所有的路徑都探索了，人們自然就會(huì)總結(jié)哪些是有利于性能提高的，哪些措施是不利的，這中間一定會(huì)有非常有利于燃料電池汽車發(fā)展的路線產(chǎn)生或出現(xiàn)。

　　如果針對(duì)重點(diǎn)城市展開示范，加上國家政策補(bǔ)貼到2020年不退坡，還有重點(diǎn)企業(yè)在研發(fā)上把燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈打通，我相信，到2020年，你就會(huì)看到非常好(技術(shù)過硬、質(zhì)量可靠)的燃料電池商用車出現(xiàn)。

　　當(dāng)然，燃料電池轎車的研發(fā)難度比燃料電池商用車大，成熟度還要往后再推三至五年。目前國家項(xiàng)目還在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)階段。今年可以看到，“十三五”計(jì)劃中，一汽牽頭的高功率密度燃料電池轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)，還處在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。相對(duì)來說，客車發(fā)動(dòng)機(jī)本身的技術(shù)大部分已經(jīng)突破了，而且堅(jiān)持自主研發(fā)的同時(shí)部分關(guān)鍵零部件國際合作的技術(shù)路線，就是部分關(guān)鍵零部件可以從國外買，但是動(dòng)力系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)是我們自己集成的。“兩條腿走路”，已經(jīng)得到幾家用戶的認(rèn)可，燃料電池汽車的實(shí)際耐久性已經(jīng)達(dá)到5000小時(shí)，我預(yù)計(jì)到2020年，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行壽命將達(dá)到10000小時(shí)，2025年會(huì)突破20000-25000小時(shí)。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性就突破了，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性突破了，那么運(yùn)營規(guī)模將進(jìn)一步提升，而成本問題是跟產(chǎn)業(yè)規(guī)模有關(guān)系的，一旦幾個(gè)示范工程展開，把現(xiàn)在幾十臺(tái)、幾百臺(tái)的規(guī)模提高到幾千輛，成本還會(huì)下降一個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　到2020年前后，12米客車這個(gè)典型的產(chǎn)品，它的成本和性能、性價(jià)比就會(huì)全面地跟純電動(dòng)客車相提并論，也可以全面地跟柴油傳統(tǒng)客車相提并論，成本可能高一些，但是零排放、長續(xù)駛里程、燃料加注時(shí)間短。

　　多學(xué)科集成打破“短板效應(yīng)”

　　新能源汽車網(wǎng)：關(guān)于關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)在有一些專門研究燃料電池關(guān)鍵技術(shù)的企業(yè)，還有一些企業(yè)，像中車電動(dòng)這類，其電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過迭代之后也可以應(yīng)用于燃料電池系統(tǒng)，還有一種是其他領(lǐng)域的技術(shù)參與到汽車行業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于這三種技術(shù)路線，您怎么看?

　　李建秋：燃料電池整個(gè)技術(shù)鏈比較長，比如說中車電動(dòng)的T“動(dòng)力”是以驅(qū)動(dòng)為主，屬于用電端，而燃料電池是在發(fā)電端，通過產(chǎn)生能源、產(chǎn)生電力給用電端使用，從這個(gè)角度，T“動(dòng)力”跟燃料電池是完全可以配合的，這兩種是聯(lián)合的關(guān)系。

　　在燃料電池本身內(nèi)部是需要跨行業(yè)配合，今天我做這個(gè)報(bào)告就是希望原來做電力電子的這些研究單位和企業(yè)，將來能對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)中的電力電子零部件感興趣，并且針對(duì)燃料電池特殊的需求開發(fā)出針對(duì)的電力電子產(chǎn)品來配套燃料電池，這樣就解釋了你的問題。

　　像一些工控企業(yè)，他們的產(chǎn)品批量很大，對(duì)成本、產(chǎn)品質(zhì)量控制得很好，將來燃料電池行業(yè)也會(huì)成長，我們希望他們作為專業(yè)的供應(yīng)商也來加入這個(gè)行業(yè)，形成一個(gè)燃料電池的新產(chǎn)業(yè)，這對(duì)推動(dòng)燃料電池系統(tǒng)本身的成熟是非常有幫助的。

　　新能源汽車網(wǎng)：跟您今天在PPT所講到的“短板效應(yīng)”是不是同一個(gè)意思?

　　李建秋：就是這個(gè)意思。我們不僅要把做電力電子的人邀請(qǐng)進(jìn)來，而且把做高速電機(jī)、空壓機(jī)、氫氣再循環(huán)泵、以及搞流動(dòng)傳熱的專家也涵蓋進(jìn)來。只有這樣，才能說在每一個(gè)零部件上燃料電池汽車沒有明顯的短板，整體性能才能有比較好的發(fā)揮。