衣寶廉院士：氫燃料電池汽車 三分天下必有其一

2016年12月底國務(wù)院出臺《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》中明確規(guī)定，2017年對所有純電動車推廣補(bǔ)貼在2016年補(bǔ)貼基礎(chǔ)上再降低20%，2016年已對純電動車補(bǔ)貼進(jìn)行過20%的下調(diào)，2017年再度下調(diào)。純電動車騙補(bǔ)及整體產(chǎn)業(yè)鏈不環(huán)保的現(xiàn)實(shí)，已引起國家的警惕。關(guān)于特斯拉因環(huán)保問題而被處罰新聞，點(diǎn)擊“原文閱讀”：《特斯拉Model S竟然因“排放超標(biāo)”在新加坡吃罰單》。 電動車滑坡中，唯一補(bǔ)貼不降的是“燃料電池車”。就燃料電池汽車推廣使用問題，能源雜志記者采訪了中科院衣寶廉院士。

2016年12月19日，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出要系統(tǒng)推進(jìn)燃料電池汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，到2020年，實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車批量生產(chǎn)和規(guī)?；痉稇?yīng)用。日前，本刊采訪了中國工程院院士、國家863《電動汽車重大專項(xiàng)》專家組成員和燃料電池發(fā)動機(jī)責(zé)任專家衣寶廉，請他分析作為真正零排放的清潔能源，氫燃料電池在未來能源版圖上，應(yīng)占據(jù)什么地位。在交通和儲能領(lǐng)域，業(yè)界應(yīng)當(dāng)如何搶抓機(jī)會實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展，搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

《能源評論》：未來的能源結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)清潔多元的特征。在汽車動力領(lǐng)域，氫燃料電池被視為最清潔的技術(shù)，您如何評價(jià)其應(yīng)用和前景?

衣寶廉：現(xiàn)代社會需要兩種能源系統(tǒng)，一種是固定能源，比如現(xiàn)代電網(wǎng)，另一種是移動能源，如交通領(lǐng)域的汽柴油、天然氣、LNG以及燃料電池等。燃料電池在代替油氣提供移動動力源(10.500, -0.21, -1.96%)方面，大有作為。原因是，其在擁有高比能量的同時(shí)，對環(huán)境非常友好，反應(yīng)后的產(chǎn)物僅僅是水，所以盡管門檻高難度大，人們對燃料電池的預(yù)期也很高。據(jù)日經(jīng)BP綠色技術(shù)研究所預(yù)測，以氫氣為能源基礎(chǔ)的全球市場規(guī)模2020年將達(dá)到1000億美元，2030年接近4000億美元，2050年接近16000億美元。

在應(yīng)用方面，除航天、消費(fèi)電子，最主要的標(biāo)志性應(yīng)用就是氫燃料電池汽車，而且因行駛里程長、加氫速度快以及駕乘舒適性、操控習(xí)慣和燃油車完全一樣，在未來新能源汽車產(chǎn)業(yè)競爭中具有很大的優(yōu)勢。

《能源評論》：既然氫燃料電池汽車優(yōu)勢這么突出，能在交通領(lǐng)域一統(tǒng)江湖嗎?

衣寶廉：這需要統(tǒng)籌考慮燃油車、純電動車的發(fā)展才能下結(jié)論。

搭載鋰電池的純電動汽車的主要問題是，因續(xù)航不足引發(fā)里程焦慮癥。鋰電池的能量密度要從每千克160瓦時(shí)提升到300甚至500瓦時(shí)，是基礎(chǔ)材料的系統(tǒng)工程，短時(shí)間突破非常困難。而氫燃料電池汽車面臨的問題是加氫站不普及、成本需繼續(xù)下降，這個(gè)是規(guī)模問題。以豐田“未來”售價(jià)為例，扣除政府補(bǔ)貼折合人民幣28萬元，只比純電動車貴一點(diǎn)，已經(jīng)看到了商業(yè)化的曙光。

未來，氫燃料電池會在國民經(jīng)濟(jì)中會起到一個(gè)“舉氫若重”的作用，至少它可以代替大部分燃油和一部分電池，汽車市場可能是三分天下、三國爭霸：氫燃料電池汽車跑長途，發(fā)揮大功率優(yōu)勢;市內(nèi)近郊交通，用鋰離子電動汽車;搭載少量電池的混合動力燃油車，可能份額比較小，但也不會終結(jié)。

《能源評論》：在氫燃料電池應(yīng)用的另一個(gè)重要領(lǐng)域，儲能行業(yè)是否也存在三分天下的格局?

衣寶廉：從大的分類來看，儲能技術(shù)路線可以分為三種：物理儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能。在產(chǎn)業(yè)格局上，包括氫燃料電池在內(nèi)的化學(xué)儲能，是整個(gè)儲能行業(yè)的重要組成部分，而且也是三種路線中市場化程度較高的領(lǐng)域。對氫燃料電池而言，目前尚處在研發(fā)和示范階段，未來隨著技術(shù)逐漸成熟，將在分布式電站等領(lǐng)域發(fā)揮應(yīng)有作用。

《能源評論》：有業(yè)內(nèi)人士對于電化學(xué)儲能的前景并不樂觀，認(rèn)為其規(guī)模和經(jīng)濟(jì)性不足，您如何評價(jià)?

衣寶廉：要全面來看，不能聽一面之詞，化學(xué)儲能是一個(gè)大型工業(yè)體系，從歐美經(jīng)驗(yàn)來看，化學(xué)儲能一定要發(fā)展，主要是與分布式太陽能電站配套使用，可以小到家庭，大到一棟大樓或者一個(gè)廠區(qū)，以提供晚間備用能量為主。所以化學(xué)儲能的優(yōu)勢在于其不受地域限制、靈活方便，其他物理儲能技術(shù)，不管是飛輪儲能、壓縮空氣儲能、還是抽水蓄能，都不可能因地制宜做到小而精、小而美。

實(shí)現(xiàn)盈利 還需5年

《能源評論》：再回到交通領(lǐng)域，有機(jī)構(gòu)認(rèn)為，因鋰電池的技術(shù)在逐漸提升，如果氫燃料電池技術(shù)無法在20～25年擺脫試水階段，將可能永遠(yuǎn)無法成為主流。您如何判斷目前氫燃料電池汽車所處的市場階段?

衣寶廉：目前國外主流車企如豐田、本田、奔馳、通用、福特、寶馬等雖然不斷推出新車型，但氫燃料電池汽車仍處于市場導(dǎo)入期的臨界點(diǎn)，尚未進(jìn)入S型曲線的上升期，實(shí)現(xiàn)盈利估計(jì)還需要5年左右，上升時(shí)點(diǎn)要到2020～2025年，大幅度提高要在2025～2030年。

即使是推出“未來”(Mirai)的豐田，也在觀望，因?yàn)槟壳暗臍淙剂想姵仄囉脩?，遇到的焦慮比純電動汽車還要多。原因就在于加氫站建設(shè)成本較高，要大規(guī)模鋪開不是小事情，所以我們要結(jié)合中國的特點(diǎn)考慮發(fā)展路徑問題。

《能源評論》：您認(rèn)為，比較適宜我國的推廣路徑是什么?

衣寶廉：總體普及推廣思路是循序漸進(jìn)、以大代小。中國的突破路徑應(yīng)首選公交大巴車，其次是輕軌，因?yàn)樽鳛楣步煌ㄕ军c(diǎn)，只需在起點(diǎn)和終點(diǎn)各布置一個(gè)加氫站，就可以比較少的加氫站先穩(wěn)定運(yùn)行起來，達(dá)到四兩撥千斤的效果。

燃料電池轎車，也不能全面布開，可以在特定區(qū)，比如北京或者上海選取一個(gè)區(qū)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)設(shè)施方面，可以考慮在加油站旁邊建加氫站，將來隨著加油站逐漸減少，加氫站擴(kuò)大，最后加油站轉(zhuǎn)變成加氫站。

《能源評論》：《中國制造2025》提出，到2020年要生產(chǎn)1000輛左右的燃料電池汽車，并進(jìn)行示范運(yùn)行，其實(shí)現(xiàn)路徑也是大巴突破?

衣寶廉：國內(nèi)目前用于示范的氫燃料電池汽車已達(dá)200余輛，基本都是大巴，累計(jì)運(yùn)行里程十余萬公里?！吨袊圃?025》提出來的1000輛進(jìn)行示范，也主要是大巴車。原因就在于，大巴對加氫站的依賴較低，1000輛車只需幾十個(gè)加氫站，而且不集中在一個(gè)城市，投資資金也有保證。

產(chǎn)業(yè)做大 三種精神

《能源評論》：在產(chǎn)業(yè)化方面，國外有哪些經(jīng)驗(yàn)值得我們學(xué)習(xí)?有哪些需要政策層面支持?

衣寶廉：國外的體制一般是大企業(yè)大投入，一個(gè)從事氫燃料電池汽車開發(fā)的公司，至少要有10臺發(fā)動機(jī)同時(shí)在運(yùn)行測試。

反觀國內(nèi)的情況，幾家科研機(jī)構(gòu)都是僅有一套實(shí)驗(yàn)裝置，還無法實(shí)現(xiàn)24小時(shí)運(yùn)行。由于氫燃料電池汽車在短期內(nèi)不賺錢，無論是私企還是國企都不想在關(guān)鍵技術(shù)上投資建廠。未來應(yīng)堅(jiān)持研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化同步推進(jìn)，一是國家要動員私營企業(yè)或國有企業(yè)在關(guān)鍵材料領(lǐng)域投資建設(shè)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)原材料自給自足，讓成本能大幅度下降。二是要盡快進(jìn)行可靠性和耐久性實(shí)驗(yàn)，把產(chǎn)品壽命提升到國際水平。

《能源評論》：日本豐田公司聲稱公開相關(guān)專利之后，又表示可出售燃料電池汽車的關(guān)鍵零部件;此前，美國特斯拉公司也宣布公開專利。您認(rèn)為，他們采取這一策略對國內(nèi)相關(guān)企業(yè)有何意義?

衣寶廉：不管是特斯拉還是豐田，公開專利肯定是好事，反映出領(lǐng)先企業(yè)希望其技術(shù)和產(chǎn)品在世界上能夠普及的心態(tài)，體現(xiàn)了企業(yè)家的全球視野和境界，我們大力歡迎。此舉確實(shí)對產(chǎn)業(yè)起到了促進(jìn)作用，對國內(nèi)企業(yè)而言，一是搞清楚方向，知道了要“向東走還是向西走”。二是能躲過路上的“坑坑洼洼”。但專有技術(shù)還要靠自己去解決，對有經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)，判斷起來就比較容易，進(jìn)展很會快，不會走更多彎路。

這也體現(xiàn)了工程和理論的差別?，F(xiàn)在中央提出理論、工程和工匠精神，三者要有機(jī)結(jié)合，理論和工匠是兩個(gè)極端，工程介于二者之間，工程既要有理論指導(dǎo)，也要有工匠基礎(chǔ)，對工程技術(shù)國外企業(yè)是不會告訴你的，也是學(xué)不來的，得靠自己去摸索，能不能做成，取決于工匠精神的高低，與工業(yè)基礎(chǔ)、行業(yè)積累關(guān)系密切。

《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》附件:

新能源汽車推廣補(bǔ)貼方案及產(chǎn)品技術(shù)要求

一、新能源客車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求

(一)新能源客車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。補(bǔ)貼金額=車輛帶電量x單位電量補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)x調(diào)整系數(shù)(調(diào)整系數(shù)：系統(tǒng)能量密度/充電倍率/節(jié)油水平),具體如下：

(二)新能源客車技術(shù)要求

1.單位載質(zhì)量能量消耗量(Ekg)不高于0.24Wh/km·kg。

2.純電動客車(不含快充和插電式混合動力客車)續(xù)駛里程不低于200公里(等速法)。

3.電池系統(tǒng)總質(zhì)量占整車整備質(zhì)量比例(m/m)不高于20%。

4.非快充類純電動客車電池系統(tǒng)能量密度要高于85Wh/kg，快充類純電動客車快充倍率要高于3C，插電式混合動力(含增程式)客車節(jié)油率水平要高于40%。

二、新能源乘用車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求

(一)新能源乘用車、插電式混合動力(含增程式)乘用車推廣應(yīng)用補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)如下：

(二)新能源乘用車技術(shù)要求

1. 純電動乘用車30分鐘最高車速不低于100km/h。

2. 純電動乘用車動力電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度不低于90Wh/kg，對高于120Wh/kg的按1.1倍給予補(bǔ)貼。

3. 純電動乘用車產(chǎn)品，按整車整備質(zhì)量(m)不同，工況條件下百公里耗電量(Y)應(yīng)滿足以下要求：m≤1000kg時(shí)，Y≤0.014×m+0.5;10001600kg時(shí)，Y≤0.005×m+13.7。

4. 工況純電續(xù)駛里程低于80km的插電式混合動力乘用車B狀態(tài)燃料消耗量(不含電能轉(zhuǎn)化的燃料消耗量)與現(xiàn)行的常規(guī)燃料消耗量國家標(biāo)準(zhǔn)中對應(yīng)限值相比小于70%。工況純電續(xù)駛里程大于等于80km的插電式混合動力乘用車，其A狀態(tài)百公里耗電量滿足與純電動乘用車相同的要求。

三、新能源貨車和專用車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求

(一)新能源貨車和專用車以提供驅(qū)動動力的動力電池總儲電量為依據(jù)，采取分段超額累退方式給予補(bǔ)貼，具體如下：

(二)新能源貨車和專用車技術(shù)要求

1. 裝載動力電池系統(tǒng)質(zhì)量能量密度不低于90Wh/kg。

2. 純電動貨車、運(yùn)輸類專用車單位載質(zhì)量能量消耗量(Ekg)不高于0.5 Wh/km·kg，其他類純電動專用車噸百公里電耗(按試驗(yàn)質(zhì)量)不超過13kWh。

四、燃料電池汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求

(一)燃料電池汽車推廣應(yīng)用補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)如下：

(二)燃料電池汽車技術(shù)要求

1. 燃料電池系統(tǒng)的額定功率不低于驅(qū)動電機(jī)額定功率的30%，且不小于30kW。燃料電池系統(tǒng)額定功率大于10kW但小于30kW的燃料電池乘用車，按燃料電池系統(tǒng)額定功率6000元/kW給予補(bǔ)貼。

2.燃料電池汽車純電續(xù)駛里程不低于300公里。

五、動力電池技術(shù)要求

新能源汽車所采用的動力電池應(yīng)滿足如下標(biāo)準(zhǔn)要求：

1. 儲能裝置(單體、模塊)：電動道路車輛用鋅空氣蓄電池(標(biāo)準(zhǔn)號GB/T 18333.2-2015，6.2.4條/6.3.4條90度傾倒試驗(yàn)暫不執(zhí)行)、車用超級電容器(標(biāo)準(zhǔn)號QC/T 741-2014)、電動汽車用動力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法(標(biāo)準(zhǔn)號GB/T 31484-2015，6.5工況循環(huán)壽命暫不執(zhí)行)、電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法(標(biāo)準(zhǔn)號GB/T 31485-2015，6.2.8、6.3.8針刺試驗(yàn)暫不執(zhí)行)。

2. 儲能裝置(電池包)：電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第3部分：安全性要求與測試方法(標(biāo)準(zhǔn)號GB/T 31467.3-2015)。