宇通客車?yán)铒w強(qiáng)：燃料電池驅(qū)動(dòng)未來 氫能改變能源格局
圖為國家電動(dòng)客車電控與安全工程技術(shù)研究中心副主任李飛強(qiáng)發(fā)表主題演講
在中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2018）的“燃料電池產(chǎn)業(yè)化路徑與政策環(huán)境”主題論壇上，宇通客車集團(tuán)股份有限公司、國家電動(dòng)客車電控與安全工程技術(shù)研究中心副主任李飛強(qiáng)發(fā)表主題演講。
以下為演講實(shí)錄：
李飛強(qiáng)：各位專家，我是來自宇通客車集團(tuán)股份有限公司的李飛強(qiáng)，下面向大家匯報(bào)四個(gè)部分：
宇通燃料電池客車的發(fā)展現(xiàn)狀。最新的國際氫能委員會(huì)已經(jīng)發(fā)布了氫能利用的重要方式，指明了清能是社會(huì)發(fā)展的重要方向，2050年氫能將占整個(gè)能源的18%，二氧化碳排放減排方面僅占到20%。能源技術(shù)的發(fā)展方向是高效、清潔，發(fā)展過程是脫碳加氫，所以氫能源是燃料技術(shù)的重要發(fā)展方向。汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢是從化石燃料到新能源汽車促進(jìn)節(jié)能減排，具體就是內(nèi)燃機(jī)油電混合動(dòng)力到純電動(dòng)再到燃料電池汽車。
宇通在新能源方面也做了很多工作，截止到2017年12月底已在國內(nèi)320多個(gè)城市累計(jì)推廣85977輛新能源客車，其中2017年宇通新能源客車銷量是24865輛，行業(yè)內(nèi)的份額繼續(xù)擴(kuò)大。
宇通于2009年開始了燃料電池客車的開發(fā)，2012年組建了燃料電池客車專職研發(fā)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過多年的努力突破了多項(xiàng)核心技術(shù)，完成了三代燃料電池客車的開發(fā)，取得了資質(zhì)認(rèn)證、公告和安裝資質(zhì)。
宇通已經(jīng)開發(fā)了三代燃料電池客車，正在開發(fā)第四代燃料電池客車，突破了整車、集成、控制等關(guān)鍵技術(shù)，提高了系統(tǒng)的使用壽命和環(huán)境適應(yīng)性，延長了續(xù)駛里程。關(guān)鍵技術(shù)主要包括動(dòng)力系統(tǒng)匹配技術(shù)、氫電結(jié)構(gòu)偶合安全技術(shù)以及整車節(jié)能控制技術(shù)。
我們開發(fā)完成的8米和12米燃料電池客車產(chǎn)品進(jìn)行了完整的燃料電池客車示范驗(yàn)證，驗(yàn)證了實(shí)車道路環(huán)境下的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。2016年12月到現(xiàn)在，累計(jì)運(yùn)行里程超過35000公里，燃料電池基本無衰減，保證了燃料電池客車的示范運(yùn)行。
大家都知道，氫燃料電池客車在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，特別是價(jià)值鏈來分析是有很多挑戰(zhàn)的，主要包括以下七個(gè)方面：電堆成本高、車載氫系統(tǒng)成本高、燃料系統(tǒng)成本高，同時(shí)導(dǎo)致了整車成本非常高，氫能方面就是氫氣的使用成本也很高，加氫站和運(yùn)營的成本也很高，這些成本大家都感覺到有很大的困難，到底能不能解決是我們要重點(diǎn)和大家分享的一些觀點(diǎn)。
整車成本方面，我們重點(diǎn)分析的數(shù)據(jù)來源于國家節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖以及我們與產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)合作伙伴的調(diào)研，隨著整車關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化和規(guī)模化，整車的成本會(huì)降低到60萬元，就是和現(xiàn)在傳統(tǒng)車的成本相當(dāng)，所以我們是有信心的，從整車的角度來看，燃料電池系統(tǒng)的成本、車載氫的成本都會(huì)大幅度降低，最后會(huì)降低到和傳統(tǒng)車的成本相當(dāng)。
這里最重要的就是燃料電池系統(tǒng)，隨著燃料電池的輔助系統(tǒng)的批量制造，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件包括空壓機(jī)、增濕器的批量化，燃料電池系統(tǒng)的成本可以大幅度下降。節(jié)能新能源汽車技術(shù)路線圖里面規(guī)劃2020年是5000元/千瓦的成本，到2030年可以達(dá)到600元/千瓦。電堆成本主要包括催化劑、膜和雙極板的成本，隨著關(guān)鍵材料國產(chǎn)化和電堆體積功率的提升，電堆成本可以大幅度提升，2020年的1000元/千瓦降低到2030年的150元/千瓦。
車載氫系統(tǒng)也是通過高度集成化和模塊化設(shè)計(jì)，還有關(guān)鍵部件的規(guī)?；蛧a(chǎn)化生產(chǎn)，到2030年車載氫系統(tǒng)的成本可以從3000元/公斤降低到2030年1800元/公斤，如果儲(chǔ)存的氫氣是1公斤的話，整個(gè)車載氫系統(tǒng)的成本是1800元/公斤。
氫氣的成本也會(huì)大幅度下降。目前最低是40元/公斤，隨著大批量規(guī)模化運(yùn)氫，到2020年可以降低到20元/公斤左右，最終可以降低到2030年的9元/公斤以下，上午院士也講到煤制氫可以達(dá)到10元/公斤以下的成本。加氫站的成本也非常高，并且最重要的就是關(guān)鍵零部件，比如氫氣壓縮機(jī)和加氫機(jī)，這些大部分是通過進(jìn)口的，隨著批量化和國產(chǎn)化可以大幅度降低加氫站的成本?，F(xiàn)在一般2噸以上的加氫站成本可以在1000萬元以上，2030年可以降到350萬元。
以上我們分析了整車的運(yùn)營成本，這是三類公交車的對比，插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)和燃料電池車的運(yùn)營成本，現(xiàn)在來看插電式混合動(dòng)力的百公里油耗是15升，電耗是66度電/百公里，氫耗是7.5公斤/百公里。隨著氫耗、油耗和電耗的降低成本都會(huì)降低，但是降低幅度最快的是燃料電池的運(yùn)營成本。最終燃料電池的運(yùn)營成本是可以降低到0.5元/公里，其實(shí)這也是很多人有疑問的，未來如果燃料電池車大批量推廣應(yīng)用，它的運(yùn)營成本到底能不能降到比現(xiàn)在純電動(dòng)的運(yùn)營成本還低？經(jīng)過我們和氫氣的供應(yīng)商整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的調(diào)研是可以達(dá)到這個(gè)成本的，時(shí)間其實(shí)是可以隨著技術(shù)的加快提前的，我們預(yù)估到2030年比節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖里面的規(guī)劃低，最終隨著氫耗和氫氣成本的降低，氫氣燃料客車的運(yùn)營成本肯定可以降到比純電動(dòng)還低。
按照國家新能源汽車技術(shù)路線圖的規(guī)劃以及國家對產(chǎn)業(yè)鏈的調(diào)研，隨著關(guān)鍵材料和關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化和規(guī)?；?030年整車成本可以大幅度降低，整車可以降到60萬元，運(yùn)營成本可以降到0.5元/公里，加氫站可以降低到330萬元，氫氣成本可以降到9元/公斤，這個(gè)時(shí)候整個(gè)氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)就會(huì)起來，燃料電池汽車就會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
綜合以上分析，燃料電池主要是五個(gè)方面：整車、燃料電池系統(tǒng)、車載氫系統(tǒng)、氫能以及加氫站的主要工作。燃料電池整車肯定是經(jīng)濟(jì)性會(huì)逐步提升，續(xù)駛里程會(huì)大幅度提升。氫耗現(xiàn)在還有很大的優(yōu)化空間，包括整個(gè)整車純電動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)的電耗降低以及燃料電池系統(tǒng)效率的提高，這些都會(huì)降低整車氫耗，續(xù)駛里程也會(huì)大幅度提高，甚至可以達(dá)到1000公里以上，低溫冷啟動(dòng)也會(huì)達(dá)到-30℃甚至-40℃。
我們對比了整個(gè)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，說的就是電電混合系統(tǒng)，主要包括圖里灰色的部分，就是氫系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)加上一部分的動(dòng)力電池，這部分是和純電動(dòng)的動(dòng)力電池功能完全一樣的。隨著燃料電池效率和功率密度的增大，車載氫系統(tǒng)儲(chǔ)氫密度的增加，燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的能量密度將遠(yuǎn)大于純電動(dòng)的電池能量密度。隨著關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化和規(guī)?；?，電電混合系統(tǒng)的成本也會(huì)遠(yuǎn)低于純電動(dòng)的成本。
昨天也有講到純電池的能量密度正在提升，250瓦時(shí)/公斤到300瓦時(shí)/公斤，但是電力系統(tǒng)的能量密度完全不在一個(gè)水平級上。燃料電池的能量密度現(xiàn)在是205瓦時(shí)/公斤，主要是用燃料電池的系統(tǒng)功率比較小，動(dòng)力電池比較多，所以導(dǎo)致重量比較重。未來隨著燃料電池功率增加動(dòng)力電池功率減少，我們會(huì)大幅度提升電電混合系統(tǒng)的能量密度，可以從472瓦時(shí)/公斤到1400瓦時(shí)/公斤，甚至接近2000瓦時(shí)/公斤。豐田的能量密度基本上就在這個(gè)位置，提升也是非常容易的，動(dòng)力電池提高到300瓦時(shí)/公斤非常困難。
現(xiàn)在燃料電池電電混合系統(tǒng)就是四個(gè)部件，合起來的成本與存儲(chǔ)能量加上動(dòng)力電池的能量除以整體的成本來看，2018年這個(gè)成本肯定還是相對比較高的，就是每瓦時(shí)基本上是4-5元左右。隨著關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化、系統(tǒng)的規(guī)模化，燃料電池電電混合系統(tǒng)的成本也會(huì)大幅度下降，最終燃料電池系統(tǒng)可以降低到0.15元/瓦時(shí)，但是動(dòng)力電池的成本也在大幅度下降，最終可能從0.1元/瓦時(shí)降到0.6元/瓦時(shí)，燃料電池系統(tǒng)的成本降低肯定可以達(dá)到這個(gè)程度。
燃料電池系統(tǒng)的壽命將持續(xù)延長，額定功率和效率將持續(xù)提高。上午講到壽命會(huì)大幅度提升，滿足整車八年使用壽命的要求，也會(huì)逐步達(dá)到現(xiàn)在純電動(dòng)客車出口到歐洲十五年壽命的要求，額定功率也會(huì)大幅度增加，最終燃料電池系統(tǒng)的額定功率應(yīng)該是和現(xiàn)在柴油車的額定功率相當(dāng)。功率的提高也會(huì)帶來燃料電池效率的提高，達(dá)到60%的效率。
車載氫系統(tǒng)的儲(chǔ)氫密度和儲(chǔ)氫壓力，可靠性也會(huì)逐步提高。儲(chǔ)氫密度現(xiàn)在國內(nèi)在3%左右，未來我們是用高壓儲(chǔ)氫。還有剛才講到的液氫可以把儲(chǔ)氫密度大幅度提升，提升達(dá)到7%以上。儲(chǔ)氫壓力是從35MPa向70MPa邁進(jìn)。
我國氫氣資源是非常豐富的，上午干勇院士也講到可以因地制宜。2016年中國氫氣產(chǎn)量是1850萬噸，煤制氫占到60%，副產(chǎn)氫占到近20%，其實(shí)這些副產(chǎn)氫可以滿足40萬輛燃料電池公交的需要。氫氣的來源是非常多樣的，可以因地制宜選擇合適的氫氣來源，也可以根據(jù)運(yùn)輸量選擇管道運(yùn)輸和高壓運(yùn)輸?shù)炔煌倪\(yùn)輸方式。
全球加氫站建設(shè)正在提速，加氫站和加油站合建的方式已經(jīng)出現(xiàn)。目前世界上有289個(gè)加氫站，很多專家都已經(jīng)講到，相比2015年的54座增加了70%。目前我國的加氫站正在非常快速地建設(shè)，現(xiàn)在已經(jīng)建成的有14座。按照國家節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖的規(guī)劃，隨著燃料電池車對氫氣需求量的增加，我國的加氫站數(shù)量會(huì)逐步增加，2020年的100座到2030年的1000座。
最后是對產(chǎn)業(yè)方面的幾個(gè)建議：
一、電堆方面。我們建議促進(jìn)燃料電池電堆全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，提高電堆壽命和降低成本。上午也有幾位專家講到電堆，重點(diǎn)是壽命的提升和降低電堆的成本。燃料電池系統(tǒng)方面也要抓關(guān)鍵領(lǐng)域、補(bǔ)短板環(huán)節(jié)，聯(lián)合國內(nèi)外優(yōu)秀的廠商生產(chǎn)燃料電池專用零部件，提高其可靠性降低成本。
二、氫氣方面，我們聯(lián)合氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)，共同推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展，降低氫氣生產(chǎn)、存儲(chǔ)以及運(yùn)輸?shù)某杀尽?/p>
三、加氫站方面，三站合一，要在國內(nèi)實(shí)施加氫站、加油站和加氣站的合建，解決城市用地難的問題和安全管理的問題。
我們的愿景是燃料電池驅(qū)動(dòng)未來、氫能改變能源格局。謝謝大家！
（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）
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