宇通客車?yán)铒w強(qiáng)：逐步推動(dòng)燃料電池客車發(fā)展 成本、壽命、低溫啟動(dòng)是挑戰(zhàn)
圖為國家電動(dòng)客車電控與安全工程技術(shù)研究中心副主任、鄭州宇通客車股份有限公司新能源汽車技術(shù)總監(jiān)李飛強(qiáng)作主題演講
11月16—17日，“2017’第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”在北京舉辦。本屆峰會(huì)由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)和電池中國網(wǎng)共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦；中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)承辦，無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會(huì)人數(shù)超600人。
燃料電池汽車市場(chǎng)分論壇于17日上午舉辦，該論壇以“現(xiàn)狀與未來：縱論車用燃料電池”為主題，由同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院副教授馬天才主持。國家電動(dòng)客車電控與安全工程技術(shù)研究中心副主任、鄭州宇通客車股份有限公司博士高級(jí)工程師李飛強(qiáng)，介紹了宇通客車的燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及未來規(guī)劃。演講實(shí)錄如下：
很高興跟大家分享宇通在燃料電池客車方面的研發(fā)工作。我的匯報(bào)主要是四個(gè)方面：
第一，氫燃料電池車發(fā)展現(xiàn)狀。
首先分享一下汽車動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。從化石燃料到氫氣是新能源汽車脫碳加氫的過程，具體就是從燃油車到燃料電池車的過程，對(duì)于商用車，一開始我們用的主要是柴油動(dòng)力的汽車，這里面百分之百的功率來自于柴油。我們一開始增加了一部分電池，或者增加了一部分超級(jí)電容，成為弱混的車。我們2009年最早研發(fā)的混合動(dòng)力車，主要為弱混的、用超級(jí)電容的混合動(dòng)力車，這樣的車節(jié)油率也達(dá)到了30%以上，給用戶節(jié)省了燃油，也提供很多便利優(yōu)勢(shì)，從原來手動(dòng)擋升級(jí)為自動(dòng)檔的車。
后來，通過增加更多的電池變成中混的車，到后來變成深混的，包括插電式混合動(dòng)力、增程式的混合動(dòng)力的系統(tǒng)，現(xiàn)在我們推廣最多的就是純電動(dòng)客車。從2015年到現(xiàn)在看到的趨勢(shì)是，出現(xiàn)增程式的燃料電池車，就是在純電動(dòng)基礎(chǔ)上減少一部分動(dòng)力電池，增加少部分的燃料電池。前期大家看到的比較多的，用30千瓦的燃料電池，30千瓦燃料電池系統(tǒng)的來源是，其實(shí)這里邊是經(jīng)過匹配驗(yàn)證過的，因?yàn)?0千瓦基本上一天運(yùn)行下來，按照最大功率發(fā)電，公交車一天的行駛時(shí)間一般在10小時(shí)~12小時(shí)，如果30千瓦發(fā)10個(gè)小時(shí)就是300多度電，是可以滿足公交客車一天的能量需求的。我們現(xiàn)在正在開發(fā)的是60千瓦的燃料電池系統(tǒng)，就是能量型的，可以進(jìn)一步優(yōu)化燃料電池的工作點(diǎn)，提高燃料電池的效率，并且延長燃料電池的壽命。再往后就是用功率型的，這次十三五的項(xiàng)目里邊，有80千瓦以上的燃料電池系統(tǒng)的要求，這樣整車的功率大部分來源于燃料電池，動(dòng)力電池主要用做制動(dòng)能量回收以及啟動(dòng)階段功率的來源，所以整體汽車動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是這樣一個(gè)發(fā)展過程。
在國外乘用車領(lǐng)域，豐田、本田、現(xiàn)代已經(jīng)推出量產(chǎn)車，不多介紹了。商用車領(lǐng)域，豐田也推出了燃料電池客車，奔馳也推出了Citaro燃料電池客車，同時(shí)，AC Transit在美國加州示范運(yùn)行時(shí)間已非常長，最長已超過2.5萬小時(shí)的壽命。國內(nèi)我們開發(fā)了第三代燃料電池客車，在鄭州我們也進(jìn)行了實(shí)際道路的測(cè)試，上汽大通FCV80很快也要推向市場(chǎng)。
叉車、有軌電車等領(lǐng)域也進(jìn)行了燃料電池車的商業(yè)化，特別是美國的普拉格推廣的燃料電池叉車，實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)行，他們是在國際燃料電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)盈利的企業(yè)。
燃料電池發(fā)展的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)重點(diǎn)有幾個(gè)方面：一個(gè)是成本，一個(gè)是壽命，一個(gè)是低溫啟動(dòng)。成本和壽命應(yīng)該是現(xiàn)在最關(guān)鍵的兩個(gè)方面，成本的降低，按照供應(yīng)商階梯報(bào)價(jià)得到的結(jié)果。隨著燃料電池客車的發(fā)展，批量推廣數(shù)量的增加，燃料電池的成本會(huì)大幅度降低。同時(shí)壽命方面，要滿足整車壽命的需求，到2020年應(yīng)該滿足8年的壽命需要，這樣燃料電池的壽命要達(dá)到2.8萬小時(shí)。現(xiàn)在歐洲對(duì)于客車的壽命要求是質(zhì)保15年，換算完基本上燃料電池壽命達(dá)到5萬小時(shí)，這個(gè)壽命要求看似非常高，燃料電池系統(tǒng)電堆領(lǐng)域的企業(yè)感覺難以實(shí)現(xiàn)，但是去年在北京豐田提出來在商用車領(lǐng)域2025年他們的壽命也是5萬小時(shí)的壽命，這也不是遙不可及的目標(biāo)。我們通過客車領(lǐng)域動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化，電堆的材料、系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的開發(fā)，我們有希望能達(dá)到這個(gè)要求。其實(shí)，只有燃料電池的壽命達(dá)到這個(gè)要求，才能實(shí)現(xiàn)燃料電池在商用車領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化的推廣。
低溫啟動(dòng)。通過最近幾年的發(fā)展，這個(gè)挑戰(zhàn)基本可以解決，在國外豐田已經(jīng)實(shí)現(xiàn)零下37度的低溫啟動(dòng)，上次在如皋的會(huì)議衣寶廉院士也提到新源動(dòng)力和億華通也可以實(shí)現(xiàn)零下30度低溫啟動(dòng)，現(xiàn)在零下20度國內(nèi)已有解決方案，更低溫度也可以逐步解決。
第二部分，宇通燃料電池客車發(fā)展的歷程。首先介紹一下宇通客車，宇通客車在1997年上市，實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，復(fù)合增長率達(dá)到26%。2016客車銷售7萬多輛，國際上銷量最大。我們通過自主車身技術(shù)到自主底盤技術(shù)到自主動(dòng)力系統(tǒng)，完全自主掌握了新能源客車關(guān)鍵技術(shù)。
宇通在新能源方面，1999年開發(fā)了第一款純電動(dòng)客車，2015年開發(fā)了第一款混合動(dòng)力客車，2014年建設(shè)了國家電動(dòng)客車電控與安全工程技術(shù)研究中心，一個(gè)國家級(jí)的研發(fā)平臺(tái)。2015年我們的節(jié)能與新能源客車推廣項(xiàng)目獲得了國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，這也是當(dāng)年唯一獲獎(jiǎng)的整車企業(yè)。到2017年9月，我們?cè)谌珖?90多個(gè)城市累計(jì)推廣節(jié)能與新能源汽車已經(jīng)達(dá)到6萬7千多輛，2016年我們推廣了2萬6千多輛的新能源客車，國內(nèi)市場(chǎng)占有率第一。
這是我們?nèi)剂想姵胤矫娴难邪l(fā)歷程，我們最早在2009年開發(fā)了第一代的燃料電池客車；到2012年我們組建了專職的燃料電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)，自主研發(fā)了電電混合動(dòng)力系統(tǒng)；2014年通過了國內(nèi)首個(gè)燃料電池客車資質(zhì)認(rèn)證；2015年我們?nèi)〉昧藝鴥?nèi)首款燃料電池客車的公告；2016年成功開發(fā)了第三代燃料電池客車；2017年我們也獲得了氫系統(tǒng)的安裝資質(zhì)。
第三方面，匯報(bào)一下我們?cè)谌剂想姵乜蛙嚪矫姘l(fā)展的規(guī)劃。首先是在燃料電池上面這幾個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)和部件的布局。第一個(gè)，燃料電池系統(tǒng)。相對(duì)于純電動(dòng)的客車動(dòng)力系統(tǒng)，我們?cè)诩冸妱?dòng)動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)上增加了一個(gè)是燃料電池系統(tǒng)。另外一個(gè)核心的就是電堆，還有車載氫系統(tǒng)，這里邊我們重點(diǎn)還要建立燃料電池的測(cè)試和驗(yàn)證的評(píng)價(jià)體系。
在燃料電池整車方面我們也進(jìn)行了規(guī)劃。從燃料電池系統(tǒng)的功率逐步的增加，到最終要實(shí)現(xiàn)全功率型的燃料電池客車。同時(shí)，在成本方面也要逐步降低，到2030年要降低到300元/千瓦，按照這個(gè)成本核算，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)跟現(xiàn)在柴油機(jī)的成本相當(dāng)。
我們重點(diǎn)做的是動(dòng)力系統(tǒng)的匹配，要選用國際上最先進(jìn)的燃料電池系統(tǒng)，匹配相應(yīng)動(dòng)力電池構(gòu)成燃料電池的動(dòng)力系統(tǒng)。在整車方面，我們重點(diǎn)要做的是安全技術(shù)，整車的氫電結(jié)構(gòu)耦合安全，要匹配相應(yīng)的氫氣的濃度傳感器、氫氣壓力的傳感器，來解決整車安全性的問題。
另外一個(gè)就是燃料電池系統(tǒng)開發(fā)。我們也做了相應(yīng)的規(guī)劃，要跟我們的合作伙伴、供應(yīng)商一起來開發(fā)燃料電池系統(tǒng)，提高燃料電池系統(tǒng)的壽命，同時(shí)要提高質(zhì)量比功率、降低成本，提高低溫啟動(dòng)的性能。
這里邊包括開發(fā)高集中度、長壽命的燃料電池系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)。在燃料電池電堆方面，也有相關(guān)的規(guī)劃，包括在壽命上、質(zhì)量比功率以及低溫啟動(dòng)的性能上。
第三個(gè)，車載氫系統(tǒng)。剛才韓總也講到車載氫系統(tǒng)要一步一步提高儲(chǔ)氫密度、降低成本。其實(shí)現(xiàn)在最重要的就是降低成本，它的成本可能跟燃料電池的成本相當(dāng)。這一兩年還是有很快的下降，特別是燃料電池氫系統(tǒng)的氫瓶已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，但是氫閥還是需要依賴進(jìn)口，所以我們希望像韓總這樣的企業(yè)能夠突破氫閥的制造，能夠在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)氫閥的自主生產(chǎn)，我們就可以大幅度的降低車載氫系統(tǒng)的成本。
車載氫系統(tǒng)方面主要做的就是氫系統(tǒng)的集成，同時(shí)，氫閥類的要建立測(cè)試評(píng)價(jià)能力，提高整個(gè)車載氫系統(tǒng)的氫安全性。
這是氫安全方面重點(diǎn)做的，包括安全控制策略的安全研究、氫泄漏安全研究、碰撞防護(hù)安全研究，以及快速加氫技術(shù)，續(xù)駛里程要超過純電動(dòng)客車的續(xù)駛里程。
這是我們?cè)谝?guī)劃的新工程中心的燃料電池實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，這個(gè)大樓就是我們專門給燃料電池建立的一個(gè)大樓。實(shí)驗(yàn)室的面積超過了1萬平方的面積，涉及燃料電池系統(tǒng)、電堆、零部件、材料的測(cè)試開發(fā)。有103間實(shí)驗(yàn)室，完全可以支撐我們未來在燃料電池方面的測(cè)試評(píng)價(jià)。這是現(xiàn)在已經(jīng)建成的100千瓦級(jí)的系統(tǒng)的燃料電池測(cè)試平臺(tái)。
第四部分，整車測(cè)試和示范運(yùn)行。加氫站基礎(chǔ)設(shè)施方面，我們也建了中原地區(qū)首座加氫站，有35兆帕的加注能力，未來我們也會(huì)擴(kuò)建加氫站，滿足示范項(xiàng)目的要求。
我們也對(duì)整車進(jìn)行了測(cè)試，基于加氫站進(jìn)行了8米車和12米車的測(cè)試。測(cè)試的結(jié)果，運(yùn)行基本上超過了3.5萬公里的運(yùn)行里程。12米車的氫耗在7.5公斤/百公里以下，運(yùn)行期間系統(tǒng)的故障率還是比較低的，電堆的壽命也接近1千小時(shí)，超過900小時(shí)的壽命，在磨合期以后整個(gè)電堆的壽命比較穩(wěn)定。
整車的示范。結(jié)合第三期的聯(lián)合國項(xiàng)目，促進(jìn)中國燃料電池汽車商業(yè)化示范運(yùn)行的項(xiàng)目，這個(gè)招投標(biāo)已經(jīng)完成了，這幾天正在簽合同。我們計(jì)劃在鄭州進(jìn)行三輛車以上的示范運(yùn)行，2018年、2019年應(yīng)該達(dá)到百輛級(jí)示范運(yùn)行的量，在鄭州進(jìn)行燃料電池汽車的示范運(yùn)行。
這是氫能的規(guī)劃。其實(shí)氫能最重要的就是氫氣的來源，我們也調(diào)研了鄭州周邊的氫氣來源，基本上有7.6億立方的富產(chǎn)氫，氫氣可以滿足接近于5千輛的12米公交車的示范運(yùn)行，所以鄭州周邊的氫氣量是完全可以滿足燃料電池車示范運(yùn)行量的，并且成本我們也都調(diào)研過，如果超過100輛的燃料電池車的示范運(yùn)行，氫氣的成本是可以降低到每方基本上在兩三塊錢一標(biāo)方，跟現(xiàn)在柴油車的運(yùn)行成本比較接近。
這是我主要的匯報(bào)內(nèi)容。謝謝！
（根據(jù)發(fā)言整理，已經(jīng)本人審閱）
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