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同济大学章桐:中国燃料电池汽车产业化之路

时间:  2019-10-15 13:32  来源:  汽车总站网   作者:  Wren

  氢能如皋,倾城如歌。2019年9月26日-28日,第四届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC 2019)如约在“氢能小镇”江苏如皋汽车文化馆盛大启幕。本次大会聚集了来自全球氢能与燃料电池技术的开发者、燃料电池汽车制造商、氢能燃料电池领域投资者和政府政策的制定者,共有1500名嘉宾参与,111家展商带来新技术、新产品。
  
  同济大学教授章桐在27日分会场A——氢能与燃料电池技术市场化应用论坛发表讲话,内容实录如下:


  
  我今天给大家带来的题目是“中国燃料电池汽车产业化之路”,这句话说起来比较大,但是我今天因为时间的限制,我们每个嘉宾大概只有15分钟的时间,所以我尽快给大家在这方面做简单的阐述,主要想起抛砖引玉的作用,希望大家听过报告以后结合我们下面几位专家所做的报告读到自己的心得和体会。
  
  今天主要是谈三个方面的问题:
  
  第一,燃料电池汽车发展的必要性和前提;
  
  第二,中国燃料电池汽车发展的机遇;
  
  第三,我们在目前所进行的示范运行以及相关的技术升级的状况。
  
  前面两个我一带而过,因为我们在不同的场合,听过很多的演讲嘉宾在这方面做过他们的阐述,这个地方我简单地再强调一下,为什么在中国要发展燃料电池汽车以及我们发展燃料电池汽车在中国的机遇是什么。
  
  第三个重点还是讲,我们怎么在这样一个发展过程当中,把我们的技术给做上去?
  
  首先是讲讲必要性和前提,大家也都知道从这张图可以简单地看出来,纯电动汽车或者燃料电池汽车其实在电器架构上有很多相同之处,总的来说燃料电池和纯电动汽车它整车的电器架构是一致的,另外燃料电池汽车既保留了纯电动汽车的一切有点,但又克服了我们在续势里程和充电方面的缺陷。
  
  燃料电池电池和锂电池这样的纯电动汽车其实是一个相互互补的关系,我想最近大家也都看汽车百人会的陈清泰理事长专门对此做了一个很明确的论述,就是纯电动汽车和燃料电池汽车两个不是冲突的,而是相互互补的,中国既要发展纯电动汽车也要发展燃料电池汽车。
  
  第四,我们在保障中国汽车工业转型以纯电驱动为主的可持续发展,避免走回头路,所以总的来说,这也是我个人的想法,大家在这个点上可以去讨论,从我个人角度来说,中国要想坚持纯驱动这条记录路线的话,除了纯电动也要做燃料电池,我们想避免再走回头路,再走所谓的混合动力,因为在内燃机这块中国和国际上的技术还是有一定的差距的。
  
  从中国坚持汽车战略角度上两说一定要坚持这样一个方向,这是我们说中国汽车工业实现产业转型的唯一的机遇,所以必要性是明确的。第二个必要性是结合我们整个全球能源架构的转型,整个能源架构其实现在面临整个无碳化和可再生的挑战。在整个能源架构的调整当中,氢能具体占有什么样的地位,我想这点国际上也慢慢形成这样一个共识,氢能及今后作为能源载体重要的可行方案之,这点来说也是无可置疑。
  
  就是在这样基础的两个条件之下,一个是中国汽车工业要实现的我们的技术转型,第二个整个能源架构要做一定的调整,所以我们就来到我们所说的领事,把汽车工业的技术变革和能源产业的结构转型相结合起来,作为突破口。我们老说燃料电池汽车要想获得长足的发展,没有能源架构的转型是完成不了,这不是单纯一个汽车行业的事情。
  
  同时,在能源结构转型里面,如果把氢能源作为重要的能源的架构一分子来说,把燃料电池汽车技术在汽车领域里面或者整个交通领域推广,其实可以作为能源架构转型的突破口两者互补,这才存在着我们所说的料电池汽车发展重要的前提,没有这个前提这个发展是不可持续的。
  
  第二我们必要性是无可置疑的,但是中国发展燃料电池汽车有没有我们的机遇呢?有没有我们的可能性呢?我觉得我们还是可以有的,主要是从这几方面:
  
  1.中国是在过去的10几年当中已经形成的我们汽车电动化的产业基础,大家可以看到整个汽车架构里面,在这个领域里面中国通过10几年的积累已经形成自己的比较成熟的产业链,特别是在电机和电池领域里面,我们在技术上也走在国际上前列,特别是电池领域,我们具备了发展纯电驱动架构整个汽车的前提或者基本的基础,这是已经有了的。
  
  2.在燃料电池汽车方面我们也不是一张白纸,中国从95开始,在燃料电池汽车这个领域里面当初是在国家科技部的牵头之下,也进行相应的布局,从研发的角度来说从科研到产业链都做了些布局,大家也都知道从2004年开始做了一系列所谓的示范运行做了一些样车,包括2008年的北京奥运会和2010年上海世博会,我们做了燃料电池汽车集中示范。
  
  总得来说在燃料电池这个领域里面我们可以这样说,目前国内已经具备了或者已经建立具有自主知识产权的动力系统平台,把平台集成基础我们有的。
  
  第二在发动机、动力电池、变换器等方面整个配套体系里面,我们整个产业链里面其实都能找到我们自己的一些企业。第三个也是说我们一些企业牵头也具备了初步小批量的开发能力,总的来说中国在燃料电池汽车所遇到具有的一些基础。
  
  从这张图可以看出来国内目前我们说从自主知识产前角度上来说,一个典型的车型,这里大家可以看出来是以上汽集团为主的,从荣威到我们的世博会的VRP拥车,包括我们2008年的奥运会官方用车。到2015年上汽又推出荣威950,2017年上汽通用的V80商用车,2018年一汽红旗推出了以轿车为基础的燃料电池动力系统平台。这些都是用我们国内自主知识产权的技术所打造的,这是一个标准车型。
  
  从这张角度可以看出来,除了乘用车之外,国内目前在市场上常见的一些车型,这里面包括上汽的乘用车、商用车,包括福田公交84,还有广东飞驰客车的,包括东丰的物流的,所以关于这些车型下面几位嘉宾都会提到,这都是我们刚才所说的几位有代表性的企业,他们所连锁开发出来的东西。
  
  如果我们看中国整个市场,基本上还可以归纳成为我们市场刚刚起步,技术上还不是100%的成熟,特别是在一些关键部件方面还比较缺乏,主要是从运营角度上来说我们是以商用车为主,这是目前总体的状况。
  
  在产业链方面,从整车到系统到核心硬部件到关键材料,其实这长图里面罗列了国内的一些代表性企业,大家可以看出来我们国内基本上是什么都有,但是在技术的成熟度上来说我们还是有一定的差距,但是是群的。
  
  这是我们中国发展燃料电池汽车的基于,前面我们说了中国有必要发展燃料电池汽车,同时我们也有这样一个基于,也有这样一个基础,在这个地方可以作为很好的可持续的发展,这是我今天想说的一带而过的两点。
  
  下面我想着重说一下燃料电池汽车示范运行与技术升级,大家也都知道,我们中国目前燃料电池汽车处在什么样的阶段?现在是处在小规模应用示范的前端或者刚刚开始,前天还在讨论中国在长三角这一带实现燃料电池示范运行的规划问题,总的来说中国是三位一体的布局,国家有战略,行业有投入,不光是汽车行业包括能源行业,包括一些社会资本的投入。第三我们目前是在基础和应用并举做一些示范工作,在示范的同时加强基础的研究,以示范来引导我们基础研究,以基础研究支持我们的示范和技术的成熟。
  
  在示范期间我们想着重做一些什么事情呢?这是我今天想跟大家主要来分享,在示范的过程当中要强调要从正向开发的角度上来说,要对整个燃料电池汽车做梳理,不是说我们利用手里面现有的东西堆砌出来一个东西,就投到市场上去,而要从市场整车的需求到动力系统到关键零部件,再返过来各项的验证的流程。
  
  从动力系统角度上来说,左边这张图可以看得出来,对燃料电池汽车动力来说,我们一直是从技术角度上来,没有最好我们有最合适的,燃料电池动力系统包括电池、电机、电控包括燃料电池发动机系统,有发动机系统,燃料电池系统也可以有锂电池,甚至还可以有超级电容,怎么样搭配出来燃料电池动力系统,你是电电混合,混合度是多少,取决于各种车型所应用的场合。
  
  在这个里面整个整车的指标和动力系统的指标是非常重要的,这里面包括动力性、经济性、可靠性、耐久性、环境适应性和法规的这样一些适合性,要从这个角度上来对整车以及动力系统的指标进行一种详细系统化的梳理,要保障各个系统能够完成所谓整车所赋予的指标。
  
  关键在三个问题,参数的匹配、性能的优化,以及多位验证,特别是在验证的手段来说,其实国内在这方面还是比较欠缺的,从关键的部件到系统到整车,在这一块也有很多企业投入大量的人力、物力进行一定的投入。
  
  从动力系统我们下发到发动机系统,燃料电池发动机从某种架构上来说也类似于我们所说的内燃机系统,除了气缸之外我们进气系统、排气系统,水热管理社会、电控系统,燃料电池发动机同样,除了电堆之外,我们还需要一套完整的空气供应系统、氢气供应系统、水热管理系统和电控系统。
  
  对于空气子系统、氢气子系统、水热管理子系统、控制子系统来说都有它自己所涵盖的具体的指标定义,怎么从动力系统指标分解到发动机系统指标,分解到我们子系统指标,这个是我们目前所集中精力来做的一件事情,这可能在早期的大家可能没有做这么细,现在在示范的过程当中我们要在技术上面做这方面工作。
  
  同样,发功机系统在欢迎适应性这块,目前有很多企业在做公关的,怎么样保证燃料电池发动机系统适合高低温的运行,特别是在低温环境下的运行,这里面就包括低温起动的方法,从控制策略上说,要完整地从正向开发流程来说,来保证我们一个整个系统有系统的梳理和开发。
  
  我们从关键部件上来说,从动力系统、发动机系统,最终到我们关键部件,这里面举了一个例子空架机,从空气的流量和压比来说怎么开发适合于燃料电池发动机所工作的空气系统,这个地方是从零部件的指标来说要严格的定义,进行一定的梳理。
  
  最终关键材料,前面我们所说在示范运行当中不要忘掉我们的基础研究,在膜电极、双极板、电堆、集成这块,总体上两说也是有一些相应的指标,最重要是把我们所说的从整车到动力系统到发动机系统以及到关键材料这一块能够串起来,正向开发的流程来说,从整车指标的分解,下移或者下推到最后整个的反向的整车的验证,来满足最终让我们技术利用我们示范运行的过程使它的技术成熟化。
  
  最后一张图,大家也都知道,我们中国在新能源汽车在燃料电池汽车同样的都是所谓政府导向的驱动的模式,这种模式是部队的,但是其实大家可以看出来,我们要想真正获得一种以市场驱动为导向这样的发展,其实进成本相关的,市场上的顾客老百姓只接受成本,所以总的来说,我们在技术成本上要做长足的发展,只有成本下降到一定程度,市场才会起来,所以说我们按照这样一个导入期、成长期和成熟期来分,从混合动力角度上来说,包括我们现在插电式混合基本属于成长期和成熟期之间,一些弱混合的概念基本在成熟期,成本已经降到一定的程度,市场的老百姓是最容易的接受的。
  
  我们从纯电动汽车,虽然在中国做的比较不错,但是仍然处于成长期,燃料电池汽车很简单,就是站在目前一个导入期,我们是希望通过在座各位的努力,我们尽快地把我们燃料电池汽车从导入期推出进入到我们的成长期,所以这就是我们今天想跟大家所分享的经历,利用我们目前所处的环境一个阶段,示范运行来推动我们技术的成熟和进步,谢谢大家。


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