鄢治国:氢燃料电池汽车产业发展现状及成都氢燃料公交示范情况

  • 原创
  • 2019-01-11 18:56
  • 来源:电车资源

摘要:“在解决氢气管理问题及补贴持续的前提下,氢燃料电池汽车发展速度要快于同阶段的纯电动。”

电车资源讯:

“在解决氢气管理问题及补贴持续的前提下,氢燃料电池汽车发展速度要快于同阶段的纯电动。”在2019年1月8日下午,由成都新能源汽车产业推广应用促进会和电车资源联合主办的“2019第二届中国(成都)新能源汽车高峰论坛”(简称成都峰会)上,东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司副总经理鄢治国博士表示。

鄢治国:氢燃料电池汽车产业发展现状及成都氢燃料公交示范情况

电车资源将东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司副总经理鄢治国博士的演讲内容整理如下:

一、氢燃料电池汽车产业发展概况

(一)燃料电池发展历史

1839年,威廉格罗夫爵士(Sir Willian Grove)发明了第一个燃料电池。20世纪60年代,美国宇航局阿波罗登月计划,采用质子交换膜燃料电池(PEMFC)和碱性燃料电池(AFC)作为飞船上的辅助电源。1987年,美国能源部启动燃料电池在交通工具中的应用研究。1993年,加拿大Ballard公司展示了一辆零排放、最高时速72km/h、以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为动力的公交车,引发了全球性燃料电池汽车研究开发热潮。

从国际上来看,氢燃料电池汽车(FCV)到现在分三个发展阶段:

第一阶段:1990年到2005年。1990年美国能源署开始制订氢能和燃料电池研发和示范项目,世界发达国家(地区)纷纷加紧氢能与燃料电池的研发部署。当时人们对这项技术的攻关难度理解不够,以为燃料电池车可能在1995年左右实现产业化,以至于巴拉德公司股票涨到190多美元。实际上做出的三辆氢燃料电池车在试验阶段稳定运行很好,放在芝加哥上路运行不到一个月全部垮掉,大家这才意识到燃料电池不适用于汽车的工况。

第二阶段:2005年到2012年。用了7年时间终于解决了燃料电池的工况适应性问题,燃料电池比功率达到了2kW/L,在零下30℃也能储存和启动,基本上满足了车用要求。

第三阶段:2012年到现在。丰田燃料电池比功率达到了3.1 kW/L,并在2014年12月15日宣布,氢燃料电池车实现商业化,进入了商业推广阶段。其后,本田与现代也推出了燃料电池商业化车。

从商业化角度,国际上把2015年誉为燃料电池汽车的元年。

(二)美、日、韩、法提升到战略层面

2018年的美国,以斯塔克区运输管理局为首的公私合作伙伴联盟,计划起草中西部各州替代燃料运输走廊行动计划。计划建立电动、燃料电池和CNG动力乘用车、卡车和公共汽车均可补充动力的运输路线。2018年2月,3500辆燃料电池电动车,39座加氢站运营中。

日本的氢能基本战略十大行动计划涵盖了从技术研发到成本,到氢气来源等等。分别是低成本方式利用氢能、开发经济高效储运技术、可再生能源的电解水制氢、氢能发电的商业化应用、推广普及燃料电池汽车、工业余热的热解制氢、降低燃料电池成本、新技术开发、强化国际合作,引领国际标准、加强氢能知识科普。

韩国拟出台国家氢能法案,未来五年相关补助将达20亿欧元。韩国投资2.6万亿韩元发展燃料电池汽车。计划2020年,燃料电池汽车达9000辆,加氢站达80座;计划2030年,燃料电池汽车将占汽车总产量10%,加氢站预计达520座。

法国发布国家氢能计划。2019年起ADEME投入1亿欧元用于氢能工业、交通及储能等领域。到2020年建设100座加氢站,5000辆燃料电池轻型商用车,200辆燃料电池重型车辆。到2028年拥有400-1000座加氢站,2-5万辆轻型商用车,800-2000辆重型车辆。

(三)加氢站建设

2017年底,全球共有328座正在运营的加氢站,新增64座。其中欧洲139座,亚洲118座,北美68座,南美1座。

(四)燃料电池汽车介绍

鄢治国:氢燃料电池汽车产业发展现状及成都氢燃料公交示范情况

(五)国外燃料电池汽车推广政策

美国:2015 年美国国会将燃料电池汽车税收抵免额度提高至 8000 美元。2017 年购买燃料电池车的车主可享受税收抵免降低为 4000 美元。购置税费抵免。

日本:东京的燃料电池汽车买家将由京都政府补贴 100 万日元(约 7942 美元),并由中央政府补贴 200 万日元(约 15884 美元),有购置补贴。

韩国:为每个购买燃料电池汽车的用户提供 2750 万韩元(约 23322 美元)的补贴,有购置补贴。

丹麦:对燃料电池汽车实施免税政策至 2018 年底,购置税费抵免。

英国:2018 年 3 月前,交通部为燃料电池乘用车购买者提供 4500 英镑(约 6600 美元)补贴,有购置补贴。

德国:德国交通部计划于 2019 年前投资 2.5 亿欧元(约 2.6 亿美元, 18 亿元人民币),用于氢燃料电池汽车的研发与推广,使这类车型适合大规模量产,车型开发奖励。

从补贴形式看,大多国家把补贴放在了消费环节(刺激需求端),以购置税费抵免或者购置补贴的形式发放,仅德国将补贴放在了开发制造环节(刺激供给端)。

从补贴力度看,各国补贴力度波动幅度较大。美国和英国补贴在 5000 美元/辆上下,日韩则给予消费者 22000 美元/辆左右的补贴。这也是日韩在燃料电池汽车领域技术领先的原因之一。

(六)国内概况

1.发展里程

从国内来看,我国的氢燃料电池汽车已经进行了近20年的研发,从“九五”开始:

“超越系列”——以同济大学为主要科研力量自主研发的“超越一号、二号、三号”燃料电池轿车,其主要性能直逼国际先进水平。2008年北京奥运会,其研制的第四代氢然电池汽车参加运营,续航里程超过300km。

“清能系列”——在“十五”期间,清华大学研制了“清能一号、二号、三号”燃料电池城市客车,其燃料经济性大大优于国际主流车型。 2008年北京奥运会,三辆完全自主知识产权的燃料电池客车参加了示范运营。

“楚天一号”——武汉理工大学与东风汽车联手,于2004年成功研发出25kW氢燃料电池公交车,其主要性能均达到设计要求。

“凤凰”——上海通用泛亚汽车技术中心以GL8公务商用车为原型,研发出一款燃料电池样车。

宇通推出了第三代燃料电池客车,氢燃料加注时间仅需10分钟,测试工况下续航里程超过600公里,尤其是成本下降了50%。

福田燃料电池客车亮相北京奥运会和上海世博会,近年来技术又得到提升。

2017年,上汽大通燃料电池轻客V80进入第五批推荐目录,是国内第一款运用全新准入标准的燃料电池轻客车型。

2018年,前十一批工信部《推荐目录》上榜的燃料电池汽车里,燃料电池客车达50款,燃料电池专用车达20款。

2.产业集群逐步形成

鄢治国:氢燃料电池汽车产业发展现状及成都氢燃料公交示范情况

3.车型和产量不断增长

2017年,燃料电池汽车仅有3款货车、19 款客车。到了2018年10月,增至20款货车、50款客车,燃料电池汽车推广应用目录车型增长率达到了318%;同时,燃料汽车的款式和种类不断完善,包括冷藏车、箱式货车等。目前,燃料电池汽车市场的销量增长率达到了220%以上。

4.已建加氢站统计

鄢治国:氢燃料电池汽车产业发展现状及成都氢燃料公交示范情况

鄢治国:氢燃料电池汽车产业发展现状及成都氢燃料公交示范情况

(六)国内外水平差异

关键材料:如电催化剂、质子交换膜、炭纸大都采用进口材料,且多数为国外垄断,价格高;国内产品尚未形成批量生产能力,或者产品质量不够稳定。

附件系统:如空压机、加湿器、氢循环装置等附件系统,基本依赖进口;国内空压机正加紧开发,已具备一定的应用能力。

性能指标:功率密度、寿命、低温启动等。

二、国内氢燃料电池汽车示范情况

截止到2018年底,全国超过13个城市陆续开展了燃料电池汽车示范推广工作,包括:广东云浮 、佛山、成都、上海、北京、张家口、辽宁新宾、武汉、郑州、江苏如皋、盐城、苏州、大同等城市。

示范运营车型包括:燃料电池公交客车、燃料电池公路客车、燃料电池轻客、燃料电池物流车。

佛山云浮:2017年6月,全国首条商业化载客运营的氢能源公交示范线分别在佛山、云浮两地运行,共计28辆车。

成都:2018年2月28日,10台氢燃料电池公交车投入郫都区P09公交线载客运行,成为四川省首条氢燃料电池客车商业示范运行线,也是继广东之后,全国第2个开展氢燃料电池客车商业示范运行的省份。

上海:2018年,由重塑科技等公司在上海市示范推广运营500台燃料电池物流车;2018年9月,上海首条燃料电池公交线路正式上线。

北京:2018年10月27日,5台12米燃料电池公交车在北京公交384线正式投入运营。本次投运的5台公交车由全球环境基金(GEF)、联合国开发计划署(UNDP)共同支持,科技部联合国内示范城市地方政府共同实施。

张家口:2018年8月,张家口市分先后两批共投入74辆氢燃料电池公交车投入运营,成为国内目前拥有燃料电池公交车最多的城市。

郑州:2018年8月,郑州市首批3辆氢燃料电池公交车投入727路公交线路运行,标志着郑州宇通客车自主研发、制造的氢燃料电池公交车全面进入商业示范运行阶段。

三、成都市燃料电池公交车示范情况

(一)东方电气燃料电池系列产品

全套原创核心技术燃料电池,膜电极性能达到国际先进水平、电池堆百瓦级~25千瓦系列产品、发动机通过国家强制性检测,测试系统瓦级~百千瓦系列产品。应用在燃料电池客车和燃料电池备电系统领域。

三大发动机系统:VM45、VM30、VM60。第一代产品是45千瓦的燃料发动机,这款产品搭载在郫都区示范车辆上。第二代产品是VM30产品,这一款是为物流车开发的,它的功率能够达到40千瓦。第三代产品VM60在开发阶段。

四大测试平台:1kW膜电极测试平台、12-25kW测试平台、20-30kW测试系统、50-100kW测试系统。

东方电气是国内极少数掌握了燃料电池关键部件、电堆、整车控制技术、系统集成技术及驱动技术的企业。

(二)成都市燃料电池客车示范

2017年12月21日,四川省经济和信息化委员会发布了《四川省新能源汽车产业推进办公室关于开展氢燃料电池客车示范工作的通知》,大力支持四川的燃料电池客车的发展,10台车示范燃料电池客车在郫都区上线。2018年6月15日,政府再次发布了《关于开展第二批氢燃料电池客车示范工作的通知》。

燃料电池汽车发展迅猛。2017年10月,首台燃料电池客车正式下线;2018年1月,VM45发动机通过国家强制性检验;2018年2月,燃料电池客车入选新能源推荐目录,同时交付并开展模拟线路运行;2018年4月,燃料电池客车正式载客运行。2018年4月28日,搭载东方电气45kW燃料电池发动机的十台蜀都客车生产的9米燃料电池客车在成都市郫都巴士公司P09路线路载客运行,成为国内第二条、四川省首条商业化运营的燃料电池公交线路。

示范运营线为成都市郫都区P09公交线,车辆往返于郫都区客运中心站与唐昌公交站,全程34个公交站点。单车每天往返运行5次,往返一次约45公里,耗时约2小时,每天载客500人左右。加氢站距离郫县客运中心站约5.7公里,氢气加注方便。

在成功中思考,在问题中前进。示范线运营车辆至载客运营以来,收获了不少成功经验,但是也暴露了不少问题。截至目前,单车最长运营里程已达3.86万公里,累计运营里程已达25.78万公里,平均氢耗为3.4kg/百公里。累计出现故障100余次。

故障类型主要包括6大类:

第一类,供氢系统故障,如减压阀故障、传感器故障等。

第二类,冷却系统故障,如水泵故障、漏水等。

第三类,燃料电池模块故障,如传感器故障、空滤故障等。

第四类,燃料电池DCDC故障,如短路击穿、过流等。

第五类,辅助系统故障,如转向DCAC故障等。

第六类,绝缘故障。

以上的大部分问题都已经解决了,目前氢燃料汽车运行非常平稳。

相关方为氢燃料汽车的应用推广积累了经验,形成一套科学规范的维保规范,促进管理体系的优化提升,积累了大量的数据,为产品的开发、设计、优化及质量控制等提供支撑。

四、思考与建议

第一,氢燃料汽车发展趋势较快,在解决氢气管理问题及补贴持续的前提下,发展速度要快于同阶段的纯电动汽车?

第二,成本方面,两个周期的三年半价的规律能否适用,最终系统成本是否会控制在1000元/kW以内,甚至更低?

第三,如何突破氢气储运方面的困难?

第四,地方发展氢能产业要理性。

第五,除非出现革命性技术突破,氢燃料和纯电动将长期并存。

最后,鄢治国博士呼吁:积极发展清洁能源,改善人类生存环境,携手共建绿色未来!

来源:电车资源

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