【百人会直播】李建秋:燃料电池车辆动力系统研发进展

清华大学教授 李建︼︽︾秋

李建秋:谢谢开国董事长!尊敬的各位来宾,各位专家,大家下午好!刚才前面的专家汇报了各个方面的情况,下面我重点给大家汇报一下燃料电池车辆动力系统方面的研发进展。分三个部分的内容:第一,汽车国内外的燃料电池车现状。第二,针对燃料电池有轨电车的一些℡情况。第三,动力系统和推广应用情况。

第一,目前在客车方面,从美国到欧洲再到日本都开始出现了燃料电池车,时间关系不再详细讲这些参数了。一个大概的情况就是,燃料电池的功率是比较大的,燃料电池作为主动力的这样一种构形↓。

美国在2006年开始推行国家燃料电池客车计划National Fuel Cell Bus Program,有燃料电池作为主动力的,还有燃料增程作为方案的。最早是2ц010年投放市场的,今天还在运∑行,这个车已经连续在线上运行了6年,这个车的寿命给大家汇报一下,12辆车蓝色的这个已经平均使用寿命超过了1万公里,其中最长的一辆车专门跑里程的已经累计超过了2万小时,全球来看,燃料电池客车寿命6年已经做到了,DO☆E 2020年的标准是2.5万小时○,现在╩还差最后的5000小时≤,这些车都在继续跑。

另外一个情况,对燃料电池采用电池主导、燃料电池增程也开始在释放,这是大概客车方面的情况。轿车方面的情况,清一色的都是燃料电池▧作为主动力的构形,迄今100千瓦,这个车跟我们传统内燃机差不多,续驶里程都是到了500、600公里,通用这个车型老一点,大概2009年的车型,短一点,其他的都在500≡公里以上,加氢时间都在3分钟左右,所以轿车基本上已经具备了跟传统内燃机的∵车在性能上全面竞争的特点。举个例子,像MIRAI的车≥,我想丰田都已经介绍过了︰,这次我们也有一个实车,大家可۩以去看。

给大家举第二♦个例子,戴姆勒奔驰采用了插电式燃料电池的概念,这个电池装了9度电也是可以充电的,纯电续驶里程也可以做到50公里,整个燃料电池的功率►大概是100千瓦,这种构形也是可以的。也就是说,我们在动力系统的选择上面,现▊在国际上在客车和轿车领域都出现了将动力电池和电池实行电电混合的构形。

下面再给大家汇报一下燃料电池有轨电车的情况,这是一个新的东西,我们来看一下国内外的进展。

在国际上,最早是在2002年的时候出现了轨道上面采用燃料电池动力,后来比如说出现了吊车的机车,还▍有测试这些性能,日本也开始有这样的用柴油机改成燃料电池,主要是看到它的排放。同时,也测试它的性能,包括比如说客车的示范运行,大╤概最高车速能到110公里/小时。丹麦有一条旅游线路,现在已经开始运行了,而且累计客运量还是比较多的,西班牙也有,就是有轨电车的情况,德国也开始,最早2005年开始用巴拉德的,同时加拿大也开始这样的工作,我们国家西南交大也做过机车的样车。阿尔斯通和另外一个公司签订了一个批量的供货协议,前面介绍的那些情况都是做样车,这个是第一次开始γ批量超过了5千万欧元量产项目。他们第一辆样车在去年德国柏林的交通展上展出了,我也是通过网络上的资料看到的,大家上网可以搜▓到这些资料。

我们是跟中车青岛四方在2014年的时候开始合作,做燃料电池有轨电车,2015年完成了首台样车的研发,现在正式的产品样车第二辆车正在研发,じ今年年中将会到佛山示范运行。说í到这里,可能大家会比较奇怪,为什么要发展燃料电池的有轨电车,跟我们普通的有轨电车相比优势是什么?我们从全生命周期的角度对这个做了系统的分析,包括我们青岛四方自己也做了分析,◎我们两边分析的结论是一样的。这里面包括初始۩的基建成本、投资成本、运行成本、更换燃料电池和动力电池的这些成本以及残值,我们做了全生命周期♯♮的分析,针对一个20公里轨道的长度做的分析,▽可以看到,根据现有的水平▇█,燃料电池六年换一次,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,所以我们感觉这个事可能将来对于那些南方很多容易涨水的城市比较适合。因为第三轨供电或者供电网供电容易漏电,选择燃料电池有轨电车则不同。传统的有轨电车,包括我们的地铁,它的供电轨道,还有它的变电站这个投资的成本很大,远远超过了燃料电池的成本,所以这个事情我们就感觉可以做。

同时,我们还做了参数的敏感度分析,也就是说整个全生命周期ↂ的成本,随着燃料电池的成本、氢的成本是怎么样变化的。时间关系我这里给大家举一个例子,我们当时算这个成本是按照氢气20元/公斤算的,这个跟我们刚才顾大钊院士给的数字差不多,即使按照60元/公斤的氢气,全生命周期的成♀本大概46亿,可以看到,在整个表格里面它仍然是最低的,这样我们就相信这个城市将来可持续,因为60元就是我们现在你在任何一个地方用电♤解水制氢的氢气成本大概是这么多。

另外,汇报一下我们清华团队在前面做的工作,我们已经经历了三个阶段,现在已经进入第三个阶段,客车的动力系统从去年开始进入规模化推广阶段,我们已经在物流车、客车和有轨电车上推广应用。过去这些年当中,我们突破了电控的平台、动力系统的控制算法以及它本身构形的优化,同时培育了相应的零部件,这张图可以比较一下,比如我们采用增程的方式,我们整车的成本只要200万人民币,而其他的大概是要120万美元,大概就是100万美元左右,╢所以我们这个是有优势的。同时相关的产业链现在也慢慢起来了,大家可以看到,我们这次这个会来了4辆车,其中3辆作为摆渡车,另外在参展上有宇通的、福田的燃料电池┗车都来了。我们现在基本上动力系统从客车到物流车,并ⓞ且开始进入轿车领域。

这是我们预测的,到2020年大概国内的燃料电池汽车量是万辆级的〆规模,下一步我们想开展的工作,‥主要是在基础设施当中氢→电互动跟车辆端的氢电互动协同发展,就是在那些氢能源比较富足的城市推广燃料电池汽车,并不是所有的地方都推广,推广г的车型是燃๑料电池汽车有优势的那些车型。

最后结论是,中间我们给大家汇报一下,我们现()在给福田大ぁ概做了60辆燃料电池客车,今年ω会投入示范运行,这个也是国内刚才潘牧老师,目前为止我们大概有40辆,马上2017年大概有60—100辆出来,也是正式的进入产业化阶段。在这里希望各个地方要因地制宜,不要在没有氢气的地方推广燃料电池,那个会很吃力的,还是要在有氢气富余的¤地方,氢基础设施比较卐好的地方来推广。同时要注意纯电动汽车和燃料电池汽车的比较优势,什么意思呢?就是说如果你就搞200公里续驶里程的纯电动轿车就搞纯电动好了,燃料电池车怎么比也▬比不过,从使用成本各方面都比不过※,200公里就别搞了,只比长续驶里程的,比如我们的卡车、客车、有轨电车,需要能量很大的,电池一下子还满足不了的,这个时候上燃料电╬池有优势,而且≦发展燃料电池车你├也可以是既可以充电、也可以加氢的,两者互补的发展。

我的汇报就到这里。谢谢!

(根据速记整理,未经本人审阅)

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