原创《章桐：为燃料电池汽车商业化算笔经济账》
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本刊记者／甄文媛
作为国内燃料电池轿车和加氢设施制造的重要研究机构,同济大学十多年来推出了诸多重要成果：比如成功研制出“超越”系列燃料电池轿车,联合企业建成上海首座固定加氢站,与国内五大整车厂合作生产上海世博园区示范运营的173 辆燃料电池汽车……国家“千人计划”专家、同济大学教授章桐自2006 年回国开始从事燃料电池技术相关工作,并参与了国内燃料电池汽车示范运营一系列大型活动.关于燃料电池汽车,无论是技术还是示范运行,章桐均有独特的理解和判断可供行业和企业参考.
燃料电池汽车的机会
《汽车纵横》：虽然燃料电池汽车一直是业内公认的新能源汽车的终极方向,也早早被纳入国家新能源汽车的发展战略,但在近两年特别是今年以来,业内才对其关注度普遍飙升,燃料电池汽车为什么在这一时机热了起来？
章桐：这里面最主要的问题有两个,一是纯电动汽车有它特定的弊病,到目前为止我个人觉得还没有完全有效的解决方法,最干扰用户的其实有两方面,一是号称推动电池技术的不断进步,提高能量密度,在不远的将来乘用车续驶里程能够达到400 公里,可以满足一般人的出行需求,但如何实现快速充电,现在没有办法从根本上解决这个问题,这是燃料电池汽车作为后起之秀的切入点.燃料电池汽车的能源补给是一个物理搬运的过程,这样是很方便的.第二个原因,在能源角度是不是把氢气作为一个重要的二次能源,燃料电池具备一定的条件.这也成为目前一些资本运作方式寻找的一个突破口.
其实还有一个最重要的原因,从补贴的角度来看,随着国家对纯电动汽车补贴的不断下降,做纯电动汽车几乎再没有更多油水可捞.但补贴政策目前在燃料电池汽车方面可能会有点上升,这是大家关注燃料电池汽车的原因之一.
《汽车纵横》：近年来纯电动车型在国内大面积推广,应用中的各种问题也确实暴露了不少,燃料电池汽车也确实有自身的优势,未来是否会直接取代纯电动车型？
章桐：燃料电池汽车其实也就是纯电动汽车的一种,它的电力来源不是蓄电池,而是在蓄电池下用燃料电池来获得.燃料电池汽车之所以比较复杂,因为它的工作原理有点像燃料电机,通过空气系统、氢气系统、冷却系统、控制系统等才能够正常把氢气转化成电.
我想强调的是,燃料电池汽车和纯电动汽车不矛盾,并不相互冲突,不是非得你要打倒我、我要打倒你.从能源角度大家可以看得出来,这是互补的.借助燃料电池特殊的电化学装置,我们把氢能和电能有机地结合起来,其实我们最终需求是实现能源来源的多元化,真正彻底解决我们对化石能源的依赖问题.
产业化进程中的四个障碍
《汽车纵横》：关于燃料电池汽车的产业化,您认为当前还存在哪些问题？国内研究机构和企业需要从哪些方面进行重点攻关？
章桐：首先是耐久性问题,关于寿命的指标我们要看具体的评价和测量的标准,即它在什么条件下得到的,具体是系统的还是单堆的,是单片的还是大容量的,这里面有很多所谓的“框框”不太明确,单看这些指标也是没有用的.比如电池发动机的寿命,从汽车工艺角度看,我个人认为没有必要需要20 年.因为这需要进行综合性考虑,包括花多大的代价要达到这么长的寿命等.现在很少有人一辆车开20 年.从寿命角度来说,国内国外还是有一些区别的.
国家交通部对新能源汽车的发展最重要的要求是稳定可靠,在这一点上国内还有很长的路要走,因为我们没有经过严格的产品化过程.
还有环境的适应性,国内有号称零下20 度存储运输都没有问题的车辆,但是缺少大批量运营的真正实力考验.目前即便是一些国外的电堆,在环境适应性方面都没有考虑低温情况.中国地域辽阔,南方和北方的温度、湿度都差得比较远,除非在某一个限定地方进行示范运行,一旦进行大规模产业化向全国推广,对车辆的关键零部件的环境适应性要求还是非常高的.但在这方面国内做得还不够充分.丰田、本田、通用等国际企业在环境适应性这方面做得比国内要好.
第三个是功率密度的问题,这对燃料电池乘用车的发展现状来说比较严重,对商用车而言问题不是很大.大家也都知道仅能做出燃料电池大客车是不行的,衡量汽车制造的最高水平是乘用车,所以在功率密度上有更高的要求,这与产业化进程紧密相关.要能够把电堆和辅助系统、包括其他一些辅助零部件集成到一起做成一个很小的发动机,在这上面的投入,不可能仅靠国家政府和机构的支持.
最后还有成本问题,虽然未来燃料电池汽车技术会达到很高的水平,但是个人来讲必须得承认,燃料电池汽车在目前情况下肯定比电动汽车成本要贵,总体而言,包括运行成本在内远远高于现在的用电成本.从氢气来源来讲,氢气本身是二次能源,它有很多种实现方式,这里没有一个统一的答案,各个地方因地制宜,利用当地的一些优秀资源来做这件事情.比如在一些风光发电比较充裕的地方可以利用风光进行发电,在一些限产煤的地方,可以用水生“气”,所以制氢的道路有很多种,制氢的成本也不同,关键是从目前的角度来说,制氢要比发电贵.关于富产氢气的利用,其氢气是白白放掉的,要有相关的运输、建加氢站,它是有成本的,所谓零成本的氢气我觉得是没有的,但是不管怎么样,富产氢气的收集利用这是一个很好的方面.
商业化运营的经济账怎么算？
《汽车纵横》：今年以来,不止一位行业专家在提燃料电池汽车开始商用化、市场化的时机到了,您认为这个时间点是否合适？抛除技术因素,现在使用燃料电池汽车真的划算吗？
章桐：我们来算几笔账.在购车成本方面,燃油汽车、纯电动汽车大巴、燃料电池车型的购车成本谁便宜谁贵？以8 米、10 米、12 米的大巴为例,我们根据目前的中国补贴政策情况做了计算,按照现有的补贴政策,燃料电池车型和纯电动相比还有一定劣势.但这是在补贴前,补贴以后基本与纯电动大巴持平.到2019 年,纯电动大巴的补贴退坡政策完全到位、完全是零,而燃料电池车型仍然享受补贴,我们在购车成本上会发生逆转.
在运载能力上,从整车质量角度考虑,不管是8 米、10 米还是12 米的大巴,我们对车的总质量有上限.纯电动车型由于对续驶里程的盲目追求,要不断增加电池的容量,汽车的总重会受到影响的.特别是有一定续驶里程要求的运营客车领域,燃料电池客车和纯电动大巴相比能完全展示出它的优越性.这个时候燃料电池的发动机系统功率基本不变,只是氢气有所增加而已.
从燃油消耗角度来看,很多运营单位在算到底燃油便宜、电便宜还是氢能便宜？我们在一定假设前提下算了账（具体可由运营方根据自己不同的情况进行简单的计算）,总体趋势是这样的,从目前情况来说,由于国家电网给的电价太低,燃料电池车型的能源成本无论如何都会比较贵.所以按照现行氢气的成本,燃料电池客车拼不过纯电动大巴.但是我们可以考虑用工业富产氢包括一系列的可再生能源制氢,用氢成本会大幅度下降.氢能源行业一定要在氢上做适当的考量,否则跟电网去争我们有一定的劣势.
总之,各个企业要推燃料电池大巴要算一笔账.燃料电池大巴随着续驶里程的增加优越性更明显.但千万不要认为现在用氢比用电便宜,肯定是贵的,我们希望氢能产业继续发展.
《汽车纵横》：业内专家还认为,燃料电池汽车的商业化突破口是商用车及专用车领域.为什么这样提？燃料电池汽车现在应用于这些领域是否合适？
章桐：在公交客运方面,就购车成本和运载能力综合而言,燃料电池车型肯定要比现在的纯电动汽车贵,但是如果把各个因素考虑进去,特别是考虑到2019 年以后纯电动车型几乎没有补贴而目前国家对燃料电池车型仍有补贴的情况下,燃料电池汽车成本不一定高.虽然各个地方政府的政策不一样,但从总的优势上而言,随着整个再生能源利用的发展,燃料电池汽车必须被提到很重要的日程上来.
各种商用车辆,快递车、叉车、物流车等都是燃料电池汽车可首先应用的领域.为什么这是一个很好的契机？因为这些特种车辆相对的工作载负比较轻,工作状态没有那么恶劣.在续驶里程和工作时间上相对较长,针对这些车辆的能量加注容易实现低耗时、更便利.在目前的国内市场,燃料电池车型的切入点主要还是在这些领域多一些.
这个工作并不容易做,可喜的是包括国内一些主要的整车厂都在这方面下了功夫,所以在不久的将来也许会看到很好的结果.
燃料电池车型目前发展的历史比较短,包括氢能的获取、燃料电池的效率等方面还有很多潜力.基于现在的发展状态,燃料电池与内燃机比也展示出了一定的优越性,这也说明这就是整个汽车技术未来的走向.
建言燃料电池汽车产业化
《汽车纵横》：关于燃料电池汽车的产业化及未来的发展,您有哪些建议？
章桐：首先,要利用我们现有电动汽车行业里积攒的产业链上的优势.包括电池、电机、电控等,这些共性的东西是必须要利用的.同时要聚焦燃料电池的关键核心技术.中国有中国的特点,不一定要追求高大上,但对于系统的可靠性、稳定性和等,我们应该遵循自己的路线,走出我们自己的路子.这并不排除跟国际合作,如何利用国际资源更好地共同开发中国新能源汽车市场也很重要.从车型投入上,目前的趋势是由商用车切入、乘用车跟进,这样是有很多好处的.示范和小规模产业化并举.还有氢能产业如何解决氢气来源问题、如何制氢？可再生能源、工业富产氢,包括弃风、弃电制氢都是路子.总之,燃料电池产业化是有具体步骤的.
回顾中国燃料电池汽车的发展历史,早在2010 年,中国在上海世博会上已经成功运行了将近200 辆完全具有自主知识产权的燃料电池汽车,当初在国际上示范规模最大.所以从技术来说,我们基本具备了条件.所以在中国要不要做燃料电池汽车,有没有这样的基础,答案是肯定的,但是我们跟国外的差距仍然非常大.
在发展战略上：首先,国家要有战略.如何把发展汽车工业、发展新能源汽车工业、发展中国的能源架构结合起来,国家要有明确的导向.非常幸运的是,国家现在在这方面确实有了具体的政策并正在制定一些相关的政策.第二,行业要有投入.包括汽车行业、能源行业等.比如神华集团作为能源企业也介入了我们燃料电池汽车领域.同时,社会资本也希望进入这个行业,没有钱、没有资本,这个技术是不可能巩固的,因此要有全方位的投入.第三,基础和应用并举.由于我们基础研究薄弱,在很多技术上仍然有它的缺陷,但是要不要做,要不要现在装车,要不要推向市场？这两者不可偏废,光做基础、不做应用推广,基础的研究是盲目的,如果光做推广、不做基础,永远跟别人差半截,到最后有可能被国外的企业淘汰,把国内的燃料电池汽车市场丢掉.
燃料电池论文参考资料：
汇总，这篇文章为一篇关于对不知道怎么写燃料电池汽车和章桐和商业化论文范文课题研究的大学硕士、燃料电池本科毕业论文燃料电池论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料。
