亿华通董事长张国强博士:氢燃料电池汽车商业化进程及展望

文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:40 发布时间:2019-07-05
在2019世界新能源汽车大会上,北京亿华通科技股份有限公司董事长张国强博士在峰会上做了关于《氢燃料电池汽车商业化进程及展望》的主题报告,详见正文。
亿华通董事长张国强博士:氢燃料电池汽车商业化进程及展望

7月1-3日,2019世界新能源汽车大会于在海南博鳌盛大召开,大会设置了九个分会场,深入探讨新能源汽车在技术创新、安全、充换电及基础设施建设等领域的发展趋势,以及自动驾驶与城市交通电动化转型等诸多领域的热门话题。其中,7月3日召开的氢能及燃料电池技术创新主题峰会重点聚焦从氢能供给、燃料电池到燃料电池汽车应用等全产业链的技术发展趋势,深入探讨了氢能与可再生能源融合技术及未来真正实现氢能与燃料电池汽车全产业链绿色、低碳、零排放的途径。

北京亿华通科技股份有限公司董事长张国强博士

北京亿华通科技股份有限公司董事长张国强博士

北京亿华通科技股份有限公司董事长张国强博士在峰会上做了关于《氢燃料电池汽车商业化进程及展望》的主题报告,张国强博士同时还担任中国电动汽车百人会副秘书长。

 

以下为演讲原文:

尊敬的衣院士、尊敬的余老师,各位领导、嘉宾上午好。我是亿华通张国强,非常荣幸在这里和大家开展交流。我今天演讲的题目是《氢燃料电池商业化进程与展望》,我将从氢燃料电池现状、发展趋势以及亿华通在氢燃料电池所做的工作三方面进行汇报。

众所周知,“减碳加氢是人类社会能源利用方式演变的总体趋势”,氢能成为世界各国新能源技术开发首选,甚至被业界誉为21世纪的终极能源。氢燃料电池汽车具备传统燃料汽车的燃料加注时间短、续航里程长的优点,又具有纯电动汽车零排放、无污染的优势,被视为传统柴油机的理想的替代解决方案。

氢燃料电池的概念是在1839年英国人提出来的,氢燃料电池本质是将氢气和氧气通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。过程不涉及燃烧,无机械损耗,能量转化率高,产物仅为电、热和水,运行平稳,无振动,无噪音,核心发电部分是膜电极组装的电堆。

氢燃料电池应用于交通运输、分布式发电、移动电源、热电联供等众多场景和领域,交通运输领域应用增长速度最快,根据国际权威数据显示,年复合增长率达到70%,涵盖了海陆空各种船舶、汽车、飞机。未来还可能应用于月球车探索宇宙。

欧、美、日、韩、中等国家都制定氢能和燃料电池发展的国家战略,氢燃料电池汽车产业已经进入商业化初期阶段。据统计,全球氢燃料电池汽车保有量已超过1.5万辆。另外,氢燃料电池叉车保有量超过2万辆。我国政府高度重视氢能和燃料电池发展,在多个国家规划中,明确提出将氢能与燃料电池作为国家重点任务大力发展。目前我国是氢燃料电池商用车推广数量最多的国家,据中汽协统计,从2016-2018年累计氢燃料电池汽车销量达到3428辆。在北京、张家口、上海、张家港、潍坊、武汉、郑州、成都等多个城市都开启了燃料电池汽车商业化示范运营。

正如昨天欧阳老师报告中阐述的,目前我们认为制约氢燃料电池发展的核心瓶颈是制氢、加氢、储运等问题。加氢站建设已经直接制约了氢燃料电池汽车产业的发展,举个例子,北京建了中国第一座车用加氢站,这座站目前保障北京140辆各类型氢燃料电池汽车的运营,该站每天从早上8点到晚上9点,满负荷运行。因此,加氢站需要加快速度进行建设。

目前,全球加氢站总数超过386座,主要分布在日本、北美、德国等。我国正在使用的加氢站是26座,规划在建29座,其中包含台湾省的一座加氢站。我国加氢站整体数量还很少,且加氢能力普遍不足,加氢设备核心部件主要依靠进口,加氢计量能力标准缺失,已经无法满足氢燃料电池产业的发展需要。

从2015年开始,氢燃料电池汽车产业进入商业化初期阶段,国际相关组织和国家都相继出台了氢能和燃料电池战略发展规划。国际氢能委员会预计,2050年全球氢能产业占终端能源需求比例达到18%,可减少60亿吨二氧化碳,创造2.5万亿美元的市场价值,创造3000万个工作岗位。

预计到2050年,氢燃料电池汽车超过4亿辆,其中有1500万到2000万辆卡车以及大约500万辆公共汽车。在交通运输领域,小型车占比达10%,大型汽车和卡车占比为20-25%,货车占比35%,火车占比20%,飞机和船舶占比5%。根据美、日、欧、韩、中的氢燃料电池的产业规划,到2030年氢燃料电池汽车将超过700万辆,加氢站超过6000座。其中,欧盟和美国(加州)、中国2030年的目标都是100万辆以上,日韩在60-80万辆,加氢站以欧盟、中国和美国加州最多,均超过1000座。

由于氢燃料电池汽车产业目前未形成规模经济效益,所以与传统车和纯电动汽车相比,成本还相对较高,但随着氢燃料电池汽车产业发展,成本将大幅下降。美国能源部预计氢燃料电池乘用车成本到2020年将下降到低于3万美元,并且氢燃料电池系统成本下降对整车总成本降低影响非常大,占总体下降部分的75.7%,这个数据从丰田Mirai氢燃料电池汽车的成本构成上有所体现。

另外,麦肯锡公司从每公里总拥有成本的角度分析,认为到2023年左右,氢燃料电池商用车与纯电动商用车总拥有成本相当,达到每公里0.25欧元(1.93元人民币);2030年前,氢燃料电池商用车与燃油商用车的总拥有成本相当,达到每公里0.2欧元(1.55元人民币)。

我国目前氢燃料电池汽车成本还比较高,但是随着近几年的快速发展,成本已经大幅下降。亿华通测算当年产达十万台级的时候,国产氢燃料电池发动机可以下降到1000元/kW。根据我国氢燃料电池汽车市场推广调研情况和美国DOE对氢燃料电池汽车成本预算,我们预计在2025年,我国氢燃料电池客车和纯电动客车成本相当,在2030年与传统燃油客车接近,上述成本包含质保期。

王传福总经理开会时提到的2009-2019年纯电动车销量图线,2009年EV销量全国才是3000台,由此我联想到了氢燃料电池汽车,目前氢燃料电池汽车发展状态和2009年纯电动汽车发展状态非常像,从2009-2019年纯电动汽车每年销量图表来看,我们认为氢燃料电池汽车未来非常有希望再走出这么一波曲线。

有很多人认为燃料电池汽车是叫好不叫座,全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢在《第三届国际氢能与燃料电池汽车大会》上说过: “叫好不叫座”正是一个发展的机遇,等它叫座了可能就没有你的座了。”

对于我国氢燃料电池汽车市场车型的导入,我们认为在2020年以前是示范导入期,主要车型以公交车、团体客车和城市物流车为主;2020年至2025年是商业化提升期,将推广适用于载重量大、长距离的中重卡、城际旅游客运和中大型物流车及专用车等车型。2025到2030年,是氢燃料电池汽车快速发展期,在原来车型的基础上,推广将增加乘用车、长途客运、和牵引车等,形成氢燃料电池车的全面推广。

氢能源是大家很关注的话题,氢能源是氢燃料电池汽车发展的基础,氢能来源广泛,而我国是氢能源最丰富的国家之一。我国具有丰富的可再生能源和工业副产氢资源,据国家能源局统计数据,2018年,我国可再生能源的全年弃风电量277亿千瓦时、弃光电量54.9亿千瓦时、弃水电量约691亿千瓦时,三者合计总弃电总量达到1023亿千瓦时,理论上可制氢180万吨以上,满足400万辆商用车用氢量。这仅仅是弃电制氢量,不包括化工和其他途径的制氢量。

另外,我国各地方政府也对氢能产业给予了高度重视,相继出台了氢能产业规划,从我国氢能产业规划省市的地图和表上的数据来看,氢能产业的发展主要是集中在东部经济发达地区,主要是采用工业副产氢。所以可再生能源丰富地区有很大的发展潜力。

我们认为我国的燃料电池汽车产业将按照“点-线-面”趋势发展。目前,已经形成了北京、张家口、上海、佛山等核心城市进行示范运行。2025年前,将以可获取、低成本氢资源为出发点,依托北京、张家口、新宾、上海、苏州、滨州、武汉、郑州、佛山、成都等核心城市,拓展半径距离不超过300公里的燃料电池推广示范城市群。该模式很好地沿用了目前石油、石化体系的商业模式和现有的加油站的体系,众所周知现有加油站已经达到10万座,从国外调研情况来看,油氢混建站是成本最低、速度最快的推广加氢站的一种模式。氢燃料电池汽车在100万辆以内规模下,利用现有的加油站体系,可以支持长管拖车300公里的运距,且成本是合适的。这一阶段到2025年是推广阶段。2030年以大规模制氢技术突破为契机,利用前期已经推广的城市群为纽带,不断完善氢能供给体系,主要是两种模式,一种是管道运输,包括日本推广的长距离海运,另外是超高压技术,将西部可再生能源发电,主要是弃电,通过超高压运输至现场制氢。

下面,我再向大家汇报一下亿华通公司发展的情况。

亿华通公司始终专注于氢燃料电池发动机研发与产业化,已率先建立起专业、成熟且经验丰富的技术研发与服务团队。2015年控股上海神力科技,形成电堆-发动机-动力系统全链条研发与产业化实体,实现氢燃料电池发动机批量化生产。从2012年到现在,亿华通将氢燃料电池发动机技术从实验室搬到了半自动生产线,并实现了商业化运营,我们在全球产业基地布局已经基本形成。亿华通多年来一直采取“剥洋葱”式技术路线,坚持正向开发,首先从整车和市场需求出发,逐步实现从氢燃料电池动力系统集成向内部核心部件包括氢燃料电池电堆的开发。目前,亿华通已形成从控制器、DC/DC、氢系统到氢燃料电池发动机、测试台在内的纵向一体化产品研发体系。

在产品技术方面,亿华通开发的氢燃料电池发动机系列产品功率覆盖从10kw到100kw,产品性能指标达到国际先进水平,具备零下30℃低温启动、零下40℃低温储存、通过第三方强制检测,已提前实现了我国商用车燃料电池系统2020年的技术目标,相关产品已批量投放市场。另外,亿华通正在开发的大功率商用车氢燃料电池发动机,将满足高速、重载、长距离运输的重型卡车需求。在乘用车方面,我们与北汽、广汽等企业开发出70MPa氢系统、续驶里程达到400km的氢燃料电池乘用车,已经到了工程样车阶段。

在商业化示范应用方面,搭载亿华通氢燃料电池发动机的车辆参与了“联合国燃料电池汽车三期示范”以及多个国际重大活动。目前,搭载亿华通动力系统的公交车已经在在张家口、北京、郑州、张家港、上海等多个城市公交系统进行商业化运营,平均每天运营里程约250公里。其中,在张家口的74辆氢燃料电池公交车,经历了2018年整个冬季低温环境考验,每天运营时间超过14小时,单车最长运行已达到9万公里,所有74台车都超过5万公里运行里程;在北京有140辆氢燃料电池团体班车,自2017年6月以来,平均每台每天运行100公里,物流车也于2019年1月批量投放市场。

截止2019年6月,工信部最新发布的《道路机动车辆生产企业及产品(第320批)》,氢燃料电池车型共89款,其中搭载亿华通氢燃料电池发动机的车型有23款,数量位居第一。

亿华通与国内外产业链企业、科研院所都有非常深入的合作。公司开发了车用氢燃料电池发动机及相关配套产品,被国内25家主流整车企业选用。同时与中石油、中石化等能源企业共同推动加氢站的建设。与科研院所一起进行科研项目开发。

氢能与燃料电池产业的发展现在已经进入了关键时刻,这是亿华通氢能发展蓝图,我们希望通过自己的努力,为蓝天、绿水的美好环境做出应有的贡献。

以上是我的汇报内容,请各位领导、专家批评指正,谢谢。