同济大学章桐:五大关键点推动中国燃料电池汽车产业化

肖莹

5月19日,2016国际电动汽车及管件部件测评研讨会在江苏常州举办,来自同济大学的新能源汽车工程中心主任、责任教授章桐以《国内外燃料电车汽车技术发展现状及产业化》为主题进行演讲。他表示,推进中国燃料电池汽车产业化有五个关键点,一是立足电动汽车动力系统共性技术及零部件产业链;二是聚焦燃料电池关键核心技术;三是车型开发以商用车切入,乘用车跟进;四是示范和小规模产业化并举;五是发展氢能产业。

同济大学章桐:未来驱动电气化、能源多元化是发展趋势

同济大学新能源汽车工程中心主任、责任教授章桐

驱动电气化、能源多样化是发展趋势

章桐阐述了一个未来汽车产业的发展趋势,就是汽车趋向电气化、能源趋向多元化发展。电气化的发展方向主要受两个方面因素影响,一个是能源转换效率,内燃机效率<35%,电池/电机效率>70%,从这个因素上看,电气化的发展方向更节能;另一个是能量的回收,在某些工况下,制动占整个过程的80%以上,相当于制动高于驱动,如何把这部分能量回收储存起来,有了蓄电池便有了储存能量的可能性。从这两方面看,驱动电气化是以后汽车动力系统发展的主要趋势。

在能源的多元化方面,各国都想摆脱对化石能源的依赖。但对于整个汽车工业来说,无法将汽油、柴油、天然气、光能、风力等多元化的能源直接放到汽车上,所以从整个汽车工业来说,希望有一个理想的统一的能源载体,这个能源载体可以是电,也可以是氢气,各有所长。目前用电的好处为,电池技术相对来说比较成熟一些,电网的架构已经存在。但是目前电动汽车存在这两个问题,电池容量有限和充电时间较长。

电能和氢能可以互换互补

章桐表示,电能和氢气都是二次能源,可以互换互补。怎么样利用这样一个过程,在整个的能源架构里面,考虑到电和氢气在今后的能源供给的体系里面,各占有一定的比重,相互借鉴、相互补充,这是我们以后要共同思考的问题。至少在技术上提供了一个路径。谈到我们今后是不是有这样一个氢能或者电能的未来社会,日本这方面做了很多,包括社区小区里面,通过燃料电池,热电联动,功能发电一体化等。总的来说,电动汽车的蓄电池和燃料电池是互补的发展过程。

国内外燃料电池汽车发展的现状

简单来说,国外纯电动汽车发展趋势很明确。插电式混合动力目前在国外已经是大规模的走向市场化,特别是所谓的弱混合,在国外所有车型上都已经规模化匹配,预计今后插电式混合动力会成为整个汽车行业的主流,特别是中高端车型上强混合的车型较多。从国家战略角度来说,欧美和日本对氢燃料汽车都有一个战略规划,一些大车厂形成了一个国际联盟,国际强强联手,形成一些大的联盟共同开发一些燃料汽车的相关技术。

总结国外燃料电池汽车发展的现状,一个是关键技术已经获得突破,今后工作主要是减成本和配套设施的建设,所以产业化导入期已经正式启动。另外燃料电池的战略进一步明确,发展路径也更加的清晰,特别是在配套设施建设方面,欧盟,包括北美、日本,进一步提到议事日程,更新了发展计划。从具体车型可以看到,丰田已经正式开始量产,本田、戴姆勒、宝马,今后的车型都会出来,还有大巴,也在市场上能够看得见车型。从加氢站的建设上看,布点会进一步加速。

在我国,节能减排是国家发展新能源汽车最主要的动力,还有一个助力是推动工业的产业转型。总的来说,从国家九五、十五以来,从研发来说,三纵三横,燃料电池一直是我们电动汽车的三大支柱之一,只是技术成熟度和基础建设的不同阶段,目前新能源领域的重点布局还是在纯电动汽车和插电式混合动力这块。燃料电池一直处于研发和示范的阶段。

中国燃料电池汽车的现状,通过十几年,尤其是“十五”以来,三个五年计划集中精力研发,我国基本掌握了整车动力系统和关键零部件的核心技术。关于燃料电池汽车最新的进展,目前从整车厂来说,章桐谈到,真正有所投入的是上汽集团,去年发布了荣威950燃料电池轿车。客车方面,清华大学和宇通也做了一系列样车的设计。从技术层面来说,国内仍然面临着一些技术的问题。

中国燃料电池汽车产业化的挑战及实现

对于中国燃料电池汽车产业化的挑战,章桐谈到,一个是成本,尤其是在中国的体制环境下,目前燃料电池发动机的整体成本过高。第二个是性能,特别是功率密度、寿命、环境适应性等方面。此外基础建设也是制约燃料电池汽车产业发展的因素,相比欧盟、日本对加氢站的建设,目前已经达到几十座,将来还要建设上百座,而国内目前就两三个。此外,我国燃料电池汽车的关键零部件在国内都是空白,虽然研发单位做了一些工作,但是离产业化还是有一定的距离。

燃料电池汽车本身就是一个电动汽车,章桐表示,要实现产业化可以沿用电池电机电控产业链,在这个基础之上,打造载供氢系统全新的产业链。具体来说,中国燃料电池汽车产业化有五个关键点。第一,要立足电动汽车动力系统共性技术及零部件产业链;第二聚焦燃料电池关键核心技术,低成本、高可靠性,长寿命;第三,车型开发上,商用车切入,乘用车跟进,从纯电动和插电式混合动力也可以看出这个趋势,商用车门槛比较低、要求比较低,容易推动市场,推动产业化,反过来通过推动市场带来盈利,能够反过来发展产业链,推进乘用车的发展。第四,示范和小规模产业化并举;第五,氢能产业要跟上,只有把两者结合,能源行业和汽车产业紧密结合,才能对中国燃料电池汽车的发展提供一个很好的机遇。

最后,章桐引用了《中国制造2025》对燃料电池汽车发展目标,结束了精彩的演讲,“到2020年,生产1000辆燃料电池汽车并进行示范运行;到2025年,制氢、加氢等配套基础设施基本完善,燃料电池汽车实现区域的小规模运行。”

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