宇通客車李飛強：燃料電池驅動未來 氫能改變能源格局
圖為國家電動客車電控與安全工程技術研究中心副主任李飛強發(fā)表主題演講
在中國電動汽車百人會論壇（2018）的“燃料電池產業(yè)化路徑與政策環(huán)境”主題論壇上，宇通客車集團股份有限公司、國家電動客車電控與安全工程技術研究中心副主任李飛強發(fā)表主題演講。
以下為演講實錄：
李飛強：各位專家，我是來自宇通客車集團股份有限公司的李飛強，下面向大家匯報四個部分：
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已經發(fā)布了氫能利用的重要方式，指明了清能是社會發(fā)展的重要方向，2050年氫能將占整個能源的18%，二氧化碳排放減排方面僅占到20%。能源技術的發(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的重要發(fā)展方向。汽車技術的發(fā)展趨勢是從化石燃料到新能源汽車促進節(jié)能減排，具體就是內燃機油電混合動力到純電動再到燃料電池汽車。
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320多個城市累計推廣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)內的份額繼續(xù)擴大。
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)團隊，經過多年的努力突破了多項核心技術，完成了三代燃料電池客車的開發(fā)，取得了資質認證、公告和安裝資質。
宇通已經開發(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、控制等關鍵技術，提高了系統(tǒng)的使用壽命和環(huán)境適應性，延長了續(xù)駛里程。關鍵技術主要包括動力系統(tǒng)匹配技術、氫電結構偶合安全技術以及整車節(jié)能控制技術。
我們開發(fā)完成的8米和12米燃料電池客車產品進行了完整的燃料電池客車示范驗證，驗證了實車道路環(huán)境下的動力性、經濟性和可靠性。2016年12月到現(xiàn)在，累計運行里程超過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行。
大家都知道，氫燃料電池客車在整個產業(yè)鏈，特別是價值鏈來分析是有很多挑戰(zhàn)的，主要包括以下七個方面：電堆成本高、車載氫系統(tǒng)成本高、燃料系統(tǒng)成本高，同時導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和大家分享的一些觀點。
整車成本方面，我們重點分析的數(shù)據來源于國家節(jié)能與新能源汽車技術路線圖以及我們與產業(yè)鏈的相關合作伙伴的調研，隨著整車關鍵零部件的國產化和規(guī)模化，整車的成本會降低到60萬元，就是和現(xiàn)在傳統(tǒng)車的成本相當，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、車載氫的成本都會大幅度降低，最后會降低到和傳統(tǒng)車的成本相當。
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，實現(xiàn)關鍵零部件包括空壓機、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)能新能源汽車技術路線圖里面規(guī)劃2020年是5000元/千瓦的成本，到2030年可以達到600元/千瓦。電堆成本主要包括催化劑、膜和雙極板的成本，隨著關鍵材料國產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計，還有關鍵部件的規(guī)模化和國產化生產，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，如果儲存的氫氣是1公斤的話，整個車載氫系統(tǒng)的成本是1800元/公斤。
氫氣的成本也會大幅度下降。目前最低是40元/公斤，隨著大批量規(guī)模化運氫，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鍵零部件，比如氫氣壓縮機和加氫機，這些大部分是通過進口的，隨著批量化和國產化可以大幅度降低加氫站的成本。現(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營成本，這是三類公交車的對比，插電式混合動力、純電動和燃料電池車的運營成本，現(xiàn)在來看插電式混合動力的百公里油耗是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降低，但是降低幅度最快的是燃料電池的運營成本。最終燃料電池的運營成本是可以降低到0.5元/公里，其實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用，它的運營成本到底能不能降到比現(xiàn)在純電動的運營成本還低？經過我們和氫氣的供應商整個產業(yè)鏈的調研是可以達到這個成本的，時間其實是可以隨著技術的加快提前的，我們預估到2030年比節(jié)能與新能源汽車技術路線圖里面的規(guī)劃低，最終隨著氫耗和氫氣成本的降低，氫氣燃料客車的運營成本肯定可以降到比純電動還低。
按照國家新能源汽車技術路線圖的規(guī)劃以及國家對產業(yè)鏈的調研，隨著關鍵材料和關鍵零部件的國產化和規(guī)模化，2030年整車成本可以大幅度降低，整車可以降到60萬元，運營成本可以降到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，這個時候整個氫能燃料電池產業(yè)就會起來，燃料電池汽車就會實現(xiàn)大規(guī)模的推廣應用。
綜合以上分析，燃料電池主要是五個方面：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濟性會逐步提升，續(xù)駛里程會大幅度提升。氫耗現(xiàn)在還有很大的優(yōu)化空間，包括整個整車純電動系統(tǒng)平臺的電耗降低以及燃料電池系統(tǒng)效率的提高，這些都會降低整車氫耗，續(xù)駛里程也會大幅度提高，甚至可以達到1000公里以上，低溫冷啟動也會達到-30℃甚至-40℃。
我們對比了整個燃料電池動力系統(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)加上一部分的動力電池，這部分是和純電動的動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)儲氫密度的增加，燃料電池動力系統(tǒng)的能量密度將遠大于純電動的電池能量密度。隨著關鍵零部件的國產化和規(guī)模化，電電混合系統(tǒng)的成本也會遠低于純電動的成本。
昨天也有講到純電池的能量密度正在提升，250瓦時/公斤到300瓦時/公斤，但是電力系統(tǒng)的能量密度完全不在一個水平級上。燃料電池的能量密度現(xiàn)在是205瓦時/公斤，主要是用燃料電池的系統(tǒng)功率比較小，動力電池比較多，所以導致重量比較重。未來隨著燃料電池功率增加動力電池功率減少，我們會大幅度提升電電混合系統(tǒng)的能量密度，可以從472瓦時/公斤到1400瓦時/公斤，甚至接近2000瓦時/公斤。豐田的能量密度基本上就在這個位置，提升也是非常容易的，動力電池提高到300瓦時/公斤非常困難。
現(xiàn)在燃料電池電電混合系統(tǒng)就是四個部件，合起來的成本與存儲能量加上動力電池的能量除以整體的成本來看，2018年這個成本肯定還是相對比較高的，就是每瓦時基本上是4-5元左右。隨著關鍵零部件的國產化、系統(tǒng)的規(guī)模化，燃料電池電電混合系統(tǒng)的成本也會大幅度下降，最終燃料電池系統(tǒng)可以降低到0.15元/瓦時，但是動力電池的成本也在大幅度下降，最終可能從0.1元/瓦時降到0.6元/瓦時，燃料電池系統(tǒng)的成本降低肯定可以達到這個程度。
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。上午講到壽命會大幅度提升，滿足整車八年使用壽命的要求，也會逐步達到現(xiàn)在純電動客車出口到歐洲十五年壽命的要求，額定功率也會大幅度增加，最終燃料電池系統(tǒng)的額定功率應該是和現(xiàn)在柴油車的額定功率相當。功率的提高也會帶來燃料電池效率的提高，達到60%的效率。
車載氫系統(tǒng)的儲氫密度和儲氫壓力，可靠性也會逐步提高。儲氫密度現(xiàn)在國內在3%左右，未來我們是用高壓儲氫。還有剛才講到的液氫可以把儲氫密度大幅度提升，提升達到7%以上。儲氫壓力是從35MPa向70MPa邁進。
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年中國氫氣產量是1850萬噸，煤制氫占到60%，副產氫占到近20%，其實這些副產氫可以滿足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，也可以根據運輸量選擇管道運輸和高壓運輸?shù)炔煌倪\輸方式。
全球加氫站建設正在提速，加氫站和加油站合建的方式已經出現(xiàn)。目前世界上有289個加氫站，很多專家都已經講到，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，現(xiàn)在已經建成的有14座。按照國家節(jié)能與新能源汽車技術路線圖的規(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)量會逐步增加，2020年的100座到2030年的1000座。
最后是對產業(yè)方面的幾個建議：
一、電堆方面。我們建議促進燃料電池電堆全產業(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)方面也要抓關鍵領域、補短板環(huán)節(jié)，聯(lián)合國內外優(yōu)秀的廠商生產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)合氫能產業(yè)鏈相關企業(yè)，共同推進氫能產業(yè)鏈不斷發(fā)展，降低氫氣生產、存儲以及運輸?shù)某杀尽?/p>
三、加氫站方面，三站合一，要在國內實施加氫站、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動未來、氫能改變能源格局。謝謝大家！
（根據發(fā)言整理，未經本人審閱）
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