影響中國(guó)客車業(yè)|陳全世：燃料電池客車技術(shù)攻克才是關(guān)鍵

2018年1月12日，“第十二屆影響中國(guó)客車業(yè)年度盤點(diǎn)活動(dòng)”在北京新世界酒店舉行，活動(dòng)由中國(guó)客車網(wǎng)和土木工程學(xué)會(huì)城市公共交通分會(huì)聯(lián)合主辦，新能源汽車為您全程報(bào)道此次活動(dòng)。12日下午，在“2017-2018年度中國(guó)客車行業(yè)成果報(bào)告與發(fā)展高峰論壇”上，清華大學(xué)教授陳全世發(fā)表了主題為“大中型客車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展情況”的演講。

　　以下為演講實(shí)錄，經(jīng)陳全世本人審閱，發(fā)布如下：

　　各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家，剛才聽(tīng)了幾位的演講，我很受啟發(fā)，我把我自己的觀點(diǎn)給大家講一講。我本身在清華大學(xué)汽車洗就是研究特種車的，在電動(dòng)汽車之前我研究沙漠車及一些其他車輛。1988年開(kāi)始研究電動(dòng)汽車，到現(xiàn)在正好30周年，也做了一些事情，寫了兩本書，一本書《燃料電池電動(dòng)汽車》，1999年我是第一個(gè)研發(fā)出燃料電池電動(dòng)汽車樣車的。1998年我在美國(guó)當(dāng)訪問(wèn)學(xué)者，很多人推薦我做燃料電池汽車。后來(lái)“十五”863的時(shí)候我們做燃料電池大客車，對(duì)燃料電池車本身我做了許多研究。一開(kāi)始八五做純電動(dòng)，九五做混合動(dòng)力，十五、十一五做燃料電池汽車，所以我寫了一個(gè)教材---《先進(jìn)電動(dòng)汽車技術(shù)》。這本書是2007年出版的，我在2016年底就把第3版的稿子交了，答應(yīng)我去年十一前出來(lái)，但是還沒(méi)有出來(lái)。

　　我今天講的是兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是我國(guó)有關(guān)電動(dòng)汽車的政策，另外是新能源汽車的技術(shù)路線，還有是大中型客車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)如何做，我有自己的想法。我們國(guó)家整個(gè)來(lái)說(shuō)汽車發(fā)展比較快，但是我們離全球目標(biāo)差的比較遠(yuǎn)，我們千人保有量是140輛，全球平均水平158輛，美國(guó)是一千人有800輛，韓國(guó)有376輛，我們汽車還是有很大發(fā)展空間。但是有些城市發(fā)展過(guò)分了，中東部城市擠的一塌糊涂。從西部去看，90%路上根本沒(méi)有車，還不到10%，就是不均衡。

　　另外看一下能源的問(wèn)題，有人說(shuō)不講政治，我覺(jué)得還是要講政治的。我們?nèi)ツ赀M(jìn)口石油達(dá)到64.4%，進(jìn)口量對(duì)我們政治問(wèn)題有很大的影響。從這張圖來(lái)看這是霧霾的問(wèn)題，機(jī)動(dòng)車輛排放所占和比例哪個(gè)地方最多，深圳，為什么深圳最多，深圳沒(méi)有別的工業(yè)，河北那么多污染嚴(yán)重的地方主要是工業(yè)，北京、上海占30%左右，汽車排放對(duì)大氣環(huán)境還是有很大影響的。

　　你看奧運(yùn)會(huì)的時(shí)候，APCE開(kāi)會(huì)的時(shí)候，北京一但單雙車號(hào)行駛，限制一半，單位的車基本不讓出行，這樣大氣環(huán)境比較好。

　　另外看我們國(guó)家石油64.4%是進(jìn)口的，三條道，一個(gè)是俄羅斯進(jìn)來(lái)到大慶，一個(gè)是過(guò)霍爾果斯到新疆，但是大部分是中東，非洲、南美等地過(guò)來(lái)的，最重要過(guò)馬六甲海峽，這個(gè)是非常危險(xiǎn)的地方，對(duì)我們石油運(yùn)輸過(guò)程確實(shí)造成了很大的威脅，一但把馬六甲海峽卡住，我們主要的石油運(yùn)輸通道就沒(méi)有了。我們?yōu)槭裁丛诎突固菇ㄔO(shè)港口，十年前新加坡說(shuō)它建，就是卡中國(guó)，后來(lái)巴基斯坦要過(guò)來(lái)我們才建的。

　　我國(guó)現(xiàn)在進(jìn)口石油，石油是我們的命脈，但是進(jìn)口石油有這么多美軍基地守著，尤其新加坡那兒必須過(guò)，日本、阿富汗那塊都有，因此這是政治問(wèn)題，因此我們國(guó)家制定了一個(gè)方針，多用電少用油。

　　汽車產(chǎn)業(yè)，去年發(fā)布了一個(gè)汽車中長(zhǎng)期規(guī)劃里邊，特別講了汽車產(chǎn)業(yè)是推動(dòng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要力量，是建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要支撐，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，汽車不是夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，是新的科技載體。我國(guó)新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車有望搶占先機(jī)，成為發(fā)展的突破口。我們現(xiàn)在大而不強(qiáng)，我們?nèi)狈诵募夹g(shù)，怎么大而強(qiáng)找突破口，因此國(guó)家把智能網(wǎng)聯(lián)和新能源汽車作為先機(jī)。

　　來(lái)看一下我們的規(guī)劃，新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車在關(guān)鍵技術(shù)取得突破，力爭(zhēng)經(jīng)過(guò)十年持續(xù)努力邁入世界汽車強(qiáng)國(guó)行列。這是很重要的問(wèn)題。我國(guó)對(duì)新能源汽車確實(shí)有很大的支持，我這兒歸納一下，第一條科技支持，大概一百多億到一百五十億左右，從十五一直到十三五。購(gòu)車補(bǔ)貼四百億左右，另外公交車的運(yùn)行補(bǔ)貼，把油補(bǔ)換成電補(bǔ)等。另外對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的補(bǔ)貼，國(guó)家補(bǔ)貼20%建設(shè)費(fèi)用，不算地皮。從科研、購(gòu)車、運(yùn)行、充電這是比較全面的。

　　再看一看我國(guó)新能源汽車技術(shù)路線，這張圖大家都看過(guò)，我是參與了這個(gè)。1998年京都議定書簽訂以后，中國(guó)和日本兩國(guó)針對(duì)新能源汽車下一步如何發(fā)展做了一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃，當(dāng)時(shí)認(rèn)為燃料電池技術(shù)比較成熟，把燃料電池畫的很大，純電動(dòng)車畫的很小，后來(lái)鋰電池發(fā)展起來(lái)以后，現(xiàn)在純電動(dòng)車走在了前頭，這個(gè)路線是中日兩國(guó)制定的，歐洲有觀察員參與，美國(guó)沒(méi)有參加這個(gè)活動(dòng)，因?yàn)槊绹?guó)沒(méi)有在京都議定書上簽字。

　　大家看一看這是不同技術(shù)路線的總能量效率，這是當(dāng)時(shí)同步啟動(dòng)研究的，純電動(dòng)汽車是27%-28%，柴油車是17%，汽油車是13%......等等，這是我們做了大量的工作。另外我們2002年左右接了國(guó)家的任務(wù)，我們國(guó)家2030年汽車計(jì)劃發(fā)展到3億輛，相對(duì)2010年我們的總油耗量不要增加，采取了什么路線，一個(gè)是過(guò)渡戰(zhàn)略，就是節(jié)能汽車，另一個(gè)是轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，就是新能源汽車。這樣十一五國(guó)家出臺(tái)了節(jié)能與新能源汽車國(guó)家重大項(xiàng)目。發(fā)展高效內(nèi)燃機(jī)、混合動(dòng)力汽車、替代燃料，包括LNG，甲醇、乙醇都屬于節(jié)能汽車范疇。另外就是發(fā)展新能源汽車，包括插電式混合動(dòng)力，純電動(dòng)以及燃料電池等等。

　　另外看一看世界上的問(wèn)題，國(guó)際汽車產(chǎn)業(yè)的重大轉(zhuǎn)身。去年在法蘭克福汽車展，德國(guó)汽車發(fā)生了重大的變化，默克爾開(kāi)幕式上講德國(guó)汽車必須盡快重新贏得信任，媒體總結(jié)法蘭克福汽車展，見(jiàn)證德國(guó)汽車“一場(chǎng)告別，一個(gè)開(kāi)始，大象轉(zhuǎn)身，勢(shì)不可當(dāng)”，和燃油車告別，電動(dòng)化開(kāi)始，大象轉(zhuǎn)身，德國(guó)汽車確實(shí)非常厚重，德國(guó)汽車工業(yè)豪華車在世界占有非常重要的地位，另外德國(guó)幾個(gè)汽車公司都在做電動(dòng)化計(jì)劃，電動(dòng)化是其今后發(fā)展的最大亮點(diǎn)。他們發(fā)展的路線圖是，汽油機(jī)/柴油機(jī)----生物汽油----燃料電池，我在巴塞羅那開(kāi)國(guó)際電動(dòng)汽車會(huì)的時(shí)候，和歐盟制造商協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人對(duì)話，他們就講中國(guó)和日本人想象太豐富了，你現(xiàn)在搞的鋰離子電池連手機(jī)都有問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)汽車難度太大。我們德國(guó)人是比較實(shí)在的。為什么戴姆勒——奔馳公司要與比亞迪合作開(kāi)發(fā)純電動(dòng)汽車，主要是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的問(wèn)題。寶馬汽車選擇了寧德時(shí)代的電池芯，中國(guó)在電動(dòng)化方面做的還是比較好的，這一點(diǎn)德國(guó)是認(rèn)可的，因此在中國(guó)選電池。

　　另外大眾公司公布了自己的電動(dòng)化計(jì)劃，各國(guó)提出禁售燃油車的令。挪威2025年，德國(guó)和印度2030年，法國(guó)、英國(guó)2040年禁售燃油車。有人說(shuō)這是不是炒作，又稱說(shuō)這是默克爾總理的競(jìng)選手段，根本無(wú)法實(shí)施。我們看行業(yè)老大，柯達(dá)照相倒下了，數(shù)字照相技術(shù)出來(lái)以后，它就不行了。手機(jī)原來(lái)諾基亞是行業(yè)龍頭，他們認(rèn)為手機(jī)就是手機(jī)打電話，認(rèn)為搞智能手機(jī)是沒(méi)有用的，后來(lái)喬布斯帶領(lǐng)蘋果公司搞智能手機(jī)以后，諾基亞倒下了。

　　去年12月31號(hào)，2017年最后一天，豐田突然發(fā)力，它把所有高管進(jìn)行調(diào)整，技術(shù)路線進(jìn)行調(diào)整，原來(lái)重點(diǎn)發(fā)展混合動(dòng)力，燃料電池為長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，突然調(diào)整目標(biāo)設(shè)了一個(gè)大聯(lián)盟，轉(zhuǎn)向研究純電動(dòng)汽車。原來(lái)豐田公司混合動(dòng)力已經(jīng)成熟了，燃料電池還比較遠(yuǎn)，要不斷研發(fā)，現(xiàn)在趕快發(fā)展純電動(dòng)了，成立很大的聯(lián)盟把自己公司和子公司合并起來(lái)做這個(gè)事。

　　另外，看中國(guó)是否需要設(shè)定燃油車禁售時(shí)間表，有人說(shuō)有問(wèn)題，有的企業(yè)已經(jīng)反映了，長(zhǎng)安汽車宣布在2025年停止燃油汽車生產(chǎn)和銷售，北汽集團(tuán)宣布2030年停止燃油汽車生產(chǎn)和銷售，在這之前吉利和沃爾沃在2025年左右停止燃油車銷售，是不是炒作我們拭目以待，誰(shuí)也不會(huì)算卦，誰(shuí)也無(wú)法預(yù)計(jì)這個(gè)問(wèn)題到底什么時(shí)間實(shí)現(xiàn)?這是值得我們思考的。

　　我自己的意見(jiàn)，有人說(shuō)，陳老師你搞半輩子電動(dòng)汽車，你的意見(jiàn)是什么，我認(rèn)為中國(guó)需要設(shè)定燃油車禁售時(shí)間表，但是怎么做，中國(guó)地域這么大不能一刀切，我認(rèn)為中國(guó)應(yīng)該參考建設(shè)充電設(shè)施的目標(biāo)要求，把國(guó)家分三個(gè)地區(qū)推廣發(fā)展，到2030年推動(dòng)北京、上海、天津等十個(gè)東部地區(qū)城市，2040年是中部六個(gè)省，2050年是其他省，世界就跟著走。先大城市，先是乘用車，城市客車，后是其他車，要給使用者和生產(chǎn)者有一個(gè)預(yù)計(jì)，大家有一個(gè)期望值，希望大家做好這個(gè)工作。

　　最后我講一下大中型客車動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)，我們國(guó)家純電動(dòng)車發(fā)展還是比較快的，今年大概七八十萬(wàn)輛，公共充電樁也在發(fā)展。第二問(wèn)題，新能源汽車發(fā)展的速度，估計(jì)2017年有55%的增長(zhǎng)率，我估計(jì)差不多，去年50萬(wàn)輛，你增加了30萬(wàn)輛，增長(zhǎng)50%以上了。按照這個(gè)趨勢(shì)，2020年將達(dá)220萬(wàn)輛年產(chǎn)量，總的量超過(guò)500萬(wàn)輛，達(dá)到整個(gè)汽車銷售量的7-8%。

　　另外我們動(dòng)力電池技術(shù)有了很大的進(jìn)步，安全性在提高，產(chǎn)量也在進(jìn)一步增加，成本也不斷的降低，這是純電動(dòng)汽車提出有利的條件。另外大中型客車動(dòng)力系統(tǒng)，純電動(dòng)系統(tǒng)有非常好的優(yōu)勢(shì)，尤其動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)步比較快。另外充電樁技術(shù)進(jìn)一步加快，在運(yùn)行過(guò)程中不排放有害氣體，北京不給插電混合動(dòng)力發(fā)牌照，這個(gè)問(wèn)題引起了很大的爭(zhēng)議，北京市是因?yàn)榭紤]霧霾和有害氣體排放的問(wèn)題，純電動(dòng)汽車排放量是最少了，因此作為優(yōu)先發(fā)展目標(biāo)。

　　另外充電設(shè)施進(jìn)一步完善。下面看看混合動(dòng)力系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，有節(jié)油效果，技術(shù)相對(duì)成熟。但是缺點(diǎn)基本使用內(nèi)燃機(jī)及化石燃料，尾氣排放對(duì)城市大氣有負(fù)面影響，不符合國(guó)家以電代油等等。后面我講一下燃料電池，國(guó)家有很多政策，2016年全球氫燃料電池汽車銷售為2312輛，與2015年相比增幅為225%，主要有三款車型，豐田，本田和現(xiàn)代，其中大部分是租售的。發(fā)展燃料電池做得最好的，世界公認(rèn)的是加拿大，但是加拿大現(xiàn)在有多少輛運(yùn)行，大概不到30輛在運(yùn)行。美國(guó)有多少輛，不到50輛，歐洲40幾輛，只有中國(guó)量比較大。

　　剛才也講了，本田是燃料電池做的最好的，可以實(shí)現(xiàn)全天零下20度無(wú)輔助低溫啟動(dòng)，零下46度冷儲(chǔ)存及停機(jī)自動(dòng)保護(hù)，車用燃料電池電堆壽命達(dá)到5千小時(shí)。奧運(yùn)會(huì)的時(shí)候，我們從德國(guó)進(jìn)口了三臺(tái)燃料電池大客車，到德國(guó)驗(yàn)收我去的，，那時(shí)候合同寫明燃料電池系統(tǒng)壽命2200小時(shí)，由制造商-加拿大巴拉德公司的兩個(gè)專家負(fù)責(zé)全線維護(hù)和保養(yǎng)，完成2200小時(shí)以后就把電池拆走了，現(xiàn)在燃料電池沒(méi)有了，就保證2200小時(shí)，這不是車輛運(yùn)行時(shí)間，只要燃料電池一啟動(dòng)就開(kāi)始算時(shí)間了，與車走多少里程沒(méi)有關(guān)系。我們國(guó)家當(dāng)時(shí)研發(fā)的燃料電池壽命大概是700小時(shí)左右，因此燃料電池壽命是很大的問(wèn)題。

　　另外，大家看一看還有一個(gè)問(wèn)題，就是燃料電池的類型，以及燃料電池的原理我就不講了。燃料電池實(shí)際不是電池，是發(fā)電機(jī)構(gòu)，里面沒(méi)有電，先把氫氣和空氣通進(jìn)去以后反應(yīng)生成電，它確實(shí)是一個(gè)很好的動(dòng)力源，效率比較高?，F(xiàn)在一般系統(tǒng)效率達(dá)到45%-50%，我們國(guó)家認(rèn)定的有兩個(gè)燃料電池測(cè)試機(jī)構(gòu)，上海同濟(jì)大學(xué)和清華大學(xué)，清華大學(xué)是測(cè)試客車用的，轎車用的是由上海同濟(jì)大學(xué)測(cè)試。

　　我們國(guó)家對(duì)燃料電池補(bǔ)助確實(shí)比較高，燃料電池系統(tǒng)的大中型客車補(bǔ)貼50萬(wàn)，額定功率不低于驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率的30%，且不小于30W。燃料電池平均效率為50%，每產(chǎn)生1kWH電能氫氣消耗量為59.5%(666.45L)，如果效率為45%，需要?dú)錃?6.12克/千瓦時(shí)，折合740.50L，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氫氣。氫氣的價(jià)格3.3元/m3，每度電氫氣費(fèi)用2.44元，因此費(fèi)用很高。不是一般的氫氣可以用。用其它燃料，例如甲醇、天然氣、煤氣等重整出來(lái)的氫氣，能夠?yàn)槿剂想姵赜玫模鷥r(jià)是相當(dāng)高的，國(guó)外現(xiàn)在燃料電池用的氫氣基本上都是電解水用的。

　　燃料電池的價(jià)格，日本的數(shù)據(jù)每公斤一千日元(是折合60元人民幣，10L油)。燃料電池價(jià)格，東風(fēng)特汽今年生產(chǎn)燃料電池物流車300臺(tái)，(FC30千瓦，國(guó)鴻公司提供的電堆)，價(jià)格1萬(wàn)多塊錢。另外一家機(jī)構(gòu)，進(jìn)口大概是1.5萬(wàn)元/kW，賣出去將近2萬(wàn)/kW，大家看看它的成本。

　　建加氫站更是天文數(shù)字，因?yàn)闅錃馐强扇夹晕镔|(zhì)，壓力又很大，需要周邊很大大的面積，而且要遠(yuǎn)離其它建筑。因此我覺(jué)得燃料電池技術(shù)并不成熟?，F(xiàn)在國(guó)家對(duì)燃料電池是要進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，有很多問(wèn)題，例如，交換膜、極板、催化劑、水管理，熱管理等需要我們解決。我的結(jié)論是，我們目前主要以純電動(dòng)為主，混合動(dòng)力車一部分可以用，燃料電池是小范圍的示范。我在三年前燃料電池汽車應(yīng)該重點(diǎn)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，沒(méi)有完成之前不要大范圍示范。我們2008年從德國(guó)進(jìn)口的燃料電池大客車車，那是德國(guó)戴姆勒——奔馳公司和加拿大巴拉德公司共同研制的，負(fù)責(zé)在第一線運(yùn)行技術(shù)支持的是清華大學(xué)燃料電池汽車研發(fā)的團(tuán)隊(duì)。因此希望大家對(duì)這個(gè)問(wèn)題有所認(rèn)識(shí)。

　　以上是我的觀點(diǎn)，謝謝大家。