李建秋：燃料電池車輛動力系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)展
圖為清華大學(xué)教授李建秋發(fā)表演講
1月14日-15日，中國電動汽車百人會論壇（2017）在北京釣魚臺國賓館召開。清華大學(xué)教授李建秋在會上發(fā)表演講。
以下為演講內(nèi)容：
李建秋：謝謝開國董事長！尊敬的各位來賓，各位專家，大家下午好！剛才前面的專家匯報了各個方面的情況，下面我重點給大家匯報一下燃料電池車輛動力系統(tǒng)方面的研發(fā)進(jìn)展。分三個部分的內(nèi)容：第一，汽車國內(nèi)外的燃料電池車現(xiàn)狀。第二，針對燃料電池有軌電車的一些情況。第三，動力系統(tǒng)和推廣應(yīng)用情況。
第一，目前在客車方面，從美國到歐洲再到日本都開始出現(xiàn)了燃料電池車，時間關(guān)系不再詳細(xì)講這些參數(shù)了。一個大概的情況就是，燃料電池的功率是比較大的，燃料電池作為主動力的這樣一種構(gòu)形。
美國在2006年開始推行國家燃料電池客車計劃National Fuel Cell Bus Program，有燃料電池作為主動力的，還有燃料增程作為方案的。最早是2010年投放市場的，今天還在運行，這個車已經(jīng)連續(xù)在線上運行了6年，這個車的壽命給大家匯報一下，12輛車藍(lán)色的這個已經(jīng)平均使用壽命超過了1萬公里，其中最長的一輛車專門跑里程的已經(jīng)累計超過了2萬小時，全球來看，燃料電池客車壽命6年已經(jīng)做到了，DOE 2020年的標(biāo)準(zhǔn)是2.5萬小時，現(xiàn)在還差最后的5000小時，這些車都在繼續(xù)跑。
另外一個情況，對燃料電池采用電池主導(dǎo)、燃料電池增程也開始在釋放，這是大概客車方面的情況。轎車方面的情況，清一色的都是燃料電池作為主動力的構(gòu)形，迄今100千瓦，這個車跟我們傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)差不多，續(xù)駛里程都是到了500、600公里，通用這個車型老一點，大概2009年的車型，短一點，其他的都在500公里以上，加氫時間都在3分鐘左右，所以轎車基本上已經(jīng)具備了跟傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的車在性能上全面競爭的特點。舉個例子，像MIRAI的車，我想豐田都已經(jīng)介紹過了，這次我們也有一個實車，大家可以去看。
給大家舉第二個例子，戴姆勒奔馳采用了插電式燃料電池的概念，這個電池裝了9度電也是可以充電的，純電續(xù)駛里程也可以做到50公里，整個燃料電池的功率大概是100千瓦，這種構(gòu)形也是可以的。也就是說，我們在動力系統(tǒng)的選擇上面，現(xiàn)在國際上在客車和轎車領(lǐng)域都出現(xiàn)了將動力電池和電池實行電電混合的構(gòu)形。
下面再給大家匯報一下燃料電池有軌電車的情況，這是一個新的東西，我們來看一下國內(nèi)外的進(jìn)展。
在國際上，最早是在2002年的時候出現(xiàn)了軌道上面采用燃料電池動力，后來比如說出現(xiàn)了吊車的機(jī)車，還有測試這些性能，日本也開始有這樣的用柴油機(jī)改成燃料電池，主要是看到它的排放。同時，也測試它的性能，包括比如說客車的示范運行，大概最高車速能到110公里/小時。丹麥有一條旅游線路，現(xiàn)在已經(jīng)開始運行了，而且累計客運量還是比較多的，西班牙也有，就是有軌電車的情況，德國也開始，最早2005年開始用巴拉德的，同時加拿大也開始這樣的工作，我們國家西南交大也做過機(jī)車的樣車。阿爾斯通和另外一個公司簽訂了一個批量的供貨協(xié)議，前面介紹的那些情況都是做樣車，這個是第一次開始批量超過了5千萬歐元量產(chǎn)項目。他們第一輛樣車在去年德國柏林的交通展上展出了，我也是通過網(wǎng)絡(luò)上的資料看到的，大家上網(wǎng)可以搜到這些資料。
我們是跟中車青島四方在2014年的時候開始合作，做燃料電池有軌電車，2015年完成了首臺樣車的研發(fā)，現(xiàn)在正式的產(chǎn)品樣車第二輛車正在研發(fā)，今年年中將會到佛山示范運行。說到這里，可能大家會比較奇怪，為什么要發(fā)展燃料電池的有軌電車，跟我們普通的有軌電車相比優(yōu)勢是什么？我們從全生命周期的角度對這個做了系統(tǒng)的分析，包括我們青島四方自己也做了分析，我們兩邊分析的結(jié)論是一樣的。這里面包括初始的基建成本、投資成本、運行成本、更換燃料電池和動力電池的這些成本以及殘值，我們做了全生命周期的分析，針對一個20公里軌道的長度做的分析，可以看到，根據(jù)現(xiàn)有的水平，燃料電池六年換一次，最后看到它的全生命周期是成本最低的，基建的成本也最低的，所以我們感覺這個事可能將來對于那些南方很多容易漲水的城市比較適合。因為第三軌供電或者供電網(wǎng)供電容易漏電，選擇燃料電池有軌電車則不同。傳統(tǒng)的有軌電車，包括我們的地鐵，它的供電軌道，還有它的變電站這個投資的成本很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了燃料電池的成本，所以這個事情我們就感覺可以做。
同時，我們還做了參數(shù)的敏感度分析，也就是說整個全生命周期的成本，隨著燃料電池的成本、氫的成本是怎么樣變化的。時間關(guān)系我這里給大家舉一個例子，我們當(dāng)時算這個成本是按照氫氣20元/公斤算的，這個跟我們剛才顧大釗院士給的數(shù)字差不多，即使按照60元/公斤的氫氣，全生命周期的成本大概46億，可以看到，在整個表格里面它仍然是最低的，這樣我們就相信這個城市將來可持續(xù)，因為60元就是我們現(xiàn)在你在任何一個地方用電解水制氫的氫氣成本大概是這么多。
另外，匯報一下我們清華團(tuán)隊在前面做的工作，我們已經(jīng)經(jīng)歷了三個階段，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入第三個階段，客車的動力系統(tǒng)從去年開始進(jìn)入規(guī)模化推廣階段，我們已經(jīng)在物流車、客車和有軌電車上推廣應(yīng)用。過去這些年當(dāng)中，我們突破了電控的平臺、動力系統(tǒng)的控制算法以及它本身構(gòu)形的優(yōu)化，同時培育了相應(yīng)的零部件，這張圖可以比較一下，比如我們采用增程的方式，我們整車的成本只要200萬人民幣，而其他的大概是要120萬美元，大概就是100萬美元左右，所以我們這個是有優(yōu)勢的。同時相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)在也慢慢起來了，大家可以看到，我們這次這個會來了4輛車，其中3輛作為擺渡車，另外在參展上有宇通的、福田的燃料電池車都來了。我們現(xiàn)在基本上動力系統(tǒng)從客車到物流車，并且開始進(jìn)入轎車領(lǐng)域。
這是我們預(yù)測的，到2020年大概國內(nèi)的燃料電池汽車量是萬輛級的規(guī)模，下一步我們想開展的工作，主要是在基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)中氫電互動跟車輛端的氫電互動協(xié)同發(fā)展，就是在那些氫能源比較富足的城市推廣燃料電池汽車，并不是所有的地方都推廣，推廣的車型是燃料電池汽車有優(yōu)勢的那些車型。
最后結(jié)論是，中間我們給大家匯報一下，我們現(xiàn)（）在給福田大概做了60輛燃料電池客車，今年會投入示范運行，這個也是國內(nèi)剛才潘牧老師，目前為止我們大概有40輛，馬上2017年大概有60—100輛出來，也是正式的進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。在這里希望各個地方要因地制宜，不要在沒有氫氣的地方推廣燃料電池，那個會很吃力的，還是要在有氫氣富余的地方，氫基礎(chǔ)設(shè)施比較好的地方來推廣。同時要注意純電動汽車和燃料電池汽車的比較優(yōu)勢，什么意思呢？就是說如果你就搞200公里續(xù)駛里程的純電動轎車就搞純電動好了，燃料電池車怎么比也比不過，從使用成本各方面都比不過，200公里就別搞了，只比長續(xù)駛里程的，比如我們的卡車、客車、有軌電車，需要能量很大的，電池一下子還滿足不了的，這個時候上燃料電池有優(yōu)勢，而且發(fā)展燃料電池車你也可以是既可以充電、也可以加氫的，兩者互補(bǔ)的發(fā)展。
我的匯報就到這里。謝謝！
（根據(jù)速記整理，未經(jīng)本人審閱）
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