李建秋:我国新能源汽车的发展现状和趋势——氢电互动:新能源与新能源汽车的深度融合
  • 更新时间:2016/5/4 17:56:43
  • 来源:中国汽车论坛组委会

清华大学汽车工程系副系主任 李建秋

大家下午好!我的报告内容分四个方面,我们国家现在整个新能源汽车发展的总体情况,第二个未来“十三五”期间新能源汽车,尤其HEV和BEV到什么规模。后面两个比较新的,专门谈谈燃料电池汽车国内外的现状,以及下一步我们国家应该采取什么样的发展战略,以及配合这个燃料电池汽车在氢能方面做什么样的工作。
首先,我国目前整个新能源汽车发展的总体情况如下:
    2014年、2015年高速增长,尤其是2015年已经到了将近30多万辆,大概40万辆。这样的规模使得我们新能源汽车在整个汽车销量里面突破了1%,在去年年底12月份达到了最高接近3%。相应的电机、电池、电控,整车企业都有相当的规模,大大促进了新能源汽车的发展。乘用车到客车都有很大的增长量,同时,全球来统计的话,我们中国已经排到了第一位,比重已经超过了50%。首次超过美国达到第一位。所以我们在数量上面应该说已经在国际上领先了,但是我们还不能说我们的质量,研发的质量,不能说领先,但是应该是差不多了。其中包括典型的电动车,包括江淮、北汽、上汽,累计超过14万辆,纯电动达到85%。
    中高级纯电动乘用车插电式为主,包括比亚点、长安等等,基本接近10万辆经济的规模,所以去年对我们电机电池产业是极大的推动和促进。有了这个量之后,所有东西能够做得更加好,更加便宜,反过来也推动新能源汽车进一步的良性循环。
    客车领域一共11万辆,我们国家在客车电动化和混合动力技术方面,我认为百花齐放,各种各样,性价比方面是具有全球竞争力的。所以你可以看到现在比亚迪、宇通、金龙很多客车企业已经开始要把新能源客车卖到国外去了,所以在这点可以毫不夸张讲新能源客车在全球是有很大的竞争力的。
    乘用车纯电动的情况,增程式还没有起来。如果要用增程的话,现在做得还不如人意,要么噪音比较大,要么可靠性还有问题。后面我们会结合燃料电池来给大家介绍,对于纯电动轿车来讲最好的增程器,零排放增程器是燃料电池作为增程器。单月到了几万辆的水平,自主品牌的乘用车比例是已经达到4%了,这是我们现在做的。
    相应从技术指标上来讲,性能也不断在提升。包括电耗、加速性能,我们开过电动车的都知道,十字路口纯电动车加速性能比传统车更好,电机加速性能转矩特性要比内燃机好。慢慢在电动化方面,围绕车身结构和电池系统怎么样轻量化设计,同时又要保证安全性,后面周教授就专门轻量化,尤其是电池和它的安全要开展讨论,这一块整车企业在这些方面也已经做了相应的工作。
    安全性怎么样达到。
    我记得2001年前后开始启动新能源汽车的研发专项,到现在15年过去了,整个产业已经走上了快车道。越来越多的人相信新能源汽车,而不是怀疑,越来越多人,越来越多的投入往新能源汽车发展,认为新能源汽车代表了将来的发展方向。
    还有环保性,经过十多年也有了相应的进展。很多整车企业在这方面越来越有经验,人才也越来越有经验。这也是一个很了不起的,能够真正让老百姓用得放心,包括我们看到比亚迪有一辆车在太原司机猝死了,王总说了不是漏电原因,是司机本身疾病原因。我们在这也希望新闻媒体对新能源汽车要笔下留情,鼓励它发展。
    公交车的情况,具体的数字可以看到,从应用的车辆,从普遍老百姓已经开始接受新能源公交车的广泛的应用。同时标杆企业已经开始要出口了,相应包括零部件企业,逐步开始走向国际。
    所以新能源汽车从整车到零部件的产业现在是在快速地发展当中,在这样的发展当中逐步从数量的增长,下面会向质量的增长和数量兼顾来发展。下面“十三五”重要的阶段是你怎么样把电机电池做得又便宜又好,下面的补贴会退拨,也在调整。退了之后车怎么卖得好,用得起,那是下一个阶段。以前不管电池好坏都能卖得出来,但是我相信“十三五”期间可能会有相对集中的趋势,那些质量好的,成本低的,它的市场份额会增加比较快。
    这是电池方面的,大数去年2000亿瓦时,我们预计今年下半年会达到总量的平衡。所以从今年下半年开始,去年下半年整车企业专门派人去电池厂蹲点才能抓得到。我们行业里头很多人说买电池要靠人格魅力才能买得到,今年下半年就不一样了,形势会有所变革。
    当然新能源汽车应用也推动了充电基础设施的发展,从现在看国家大力推进充电基础设施,推广新能源汽车由车辆端转移到基础设施端,基础设施怎么建设就会成为发展的瓶颈。
    这是整个发展的情况。在2015年快速的成长,基础设施、动力电池、乘用车,真正让我们的新能源汽车在国际都有竞争力。
    第二个部分,怎么样看后面五年发展情况,能达到什么样的规模,这样的规模靠什么样的产业支撑。
    我们判断首先动力会往深度电气化发展,车身和底盘进一步轻量化,要提高经济水平,降低能耗。同时结合刚才李克强主任介绍的,智能汽车的发展,整车要智能和网联化发展。所以我们认为“十三五”期间非常重要的三个化,电动化,轻量化,智能化。同时我们国家也制定了相应新能源汽车重点科技专项,这个专项指南大家已经看到了,这里面包括六条创新链,38个重点研究任务,其中10个重中之重的,下一代的电池等等。
    响应现在推动电动汽车发展的,而且能够保证它进入快车道的主要有这么几个,第一个补贴政策,这几个月我们有的已经在观望了补贴政策怎么发展,补贴肯定会有,但是肯定会逐步降脱。第二非补贴性政策鼓励作用越来越大,比如不摇号,不限行。油耗法规对厂家倒逼作用越来越大。
    同时我认为,结合我们国家现在国产品牌的SUV车热卖的情况,SUV插电化,怎么样在国产主流品牌SUV车上新能源化,我认为这是将来很重要的发展趋势。如果我们能把这点做好的话,在这块新能源车还会再上这个台阶。
    当然,主要的问题就是增程的发展现在还不顺利,包括混合动力,深混有几家企业已经做得不错了,但是对增程的方案现在增程器本身的研发还存在一些问题,所以我们后面讲燃料电池汽车发展,怎么样把燃料电池汽车跟电动车结合,我认为采用增程,燃料电池作为增程的方案将会成为行业增长主要的趋势。
    这是我们整个“十三五”期间新能源汽车发展目标整体情况,现在我们基本上已经到了第二步了,叫做导入期基本结束,开始进入成长期。成长期我们预计到2020年左右会达到年产100多万辆到200万辆的规模,从现在看这个数据是非常靠谱的。总的保有量希望达到500万辆的情况,当然现在我们整个“十三五”研发的重点,包括增程、燃料电池汽车的情况。
    第三个部分,燃料电池汽车。电动汽车发展里程方面受到了限制,低温充电也受到限制,怎么解决这些问题,发现采用燃料电池能够很好解决这个问题。
    国际上几大公司都已经有相应的产品,典型的代表包括丰田未来的车,已经达到了3.1千瓦,燃料电池直接放在司机的作为下面,有两个氢气瓶,大概五公斤,不到六公斤,对于燃料电池轿车一公斤跑100公里。因此对燃料电池汽车来讲最大好处里程可以很轻松做到六七百公里,跟传统内燃机相当。
    另外日本本田的也达到3.1KW/L,丰田的17、18年量产的车已经超越前面一个品牌了。你可以看到国际上现在对燃料电池轿车的主流路线选用的燃料电池发动机的功率都是比较大的,燃料电池大概八九十千瓦,燃料电池作为主动力,电池系统装得很少。这是国际上燃料电池轿车主流的构型,我们国内应该什么样的构型,不一定非要采取国际上的构型。
    从美国能源部做了分析,大概到2020年,如果按照年产20万台的话,也就是规模生产的话,燃料电池轿车成本大概三万美元不到,大数20万人民币。现在是5万美元,30万人民币左右,丰田这个车大概就是30万人民币左右。这个就证明了燃料电池汽车开始在性能、成本具有跟内燃机相媲美的性能和水平。
    我们国内的情况也大概汇报一下,我们国内在过去两年当中已经让福田和宇通燃料电池客车完成了公告,今年进入小批量生产的阶段,这是福田生产的燃料电池客车。这个车的成本在300公里蓄势历程成本降到200万以内,如果你拿纯电动大客车12米200万也差不多,燃料电池大客车已经具备了商业化运行的前景。今年大概会跟宇通和福田联合生产几十台,总量就是150-200。
    60千瓦的燃料电池电堆放在车后备厢跟内燃机体积位置差不多的,耐久性已经达到了5000小时。同时已经推出了一个30千瓦燃料电池增程器,专门配纯电动物流车。“十二五”有一个科技部的支撑计划,跟福田一起做的,在8吨物流车上很容易让蓄势历程做到300公里,这已经上公告了。现在客车、物流车都已经完成上公告,预计今年还跟国内几家做物流车的,原来做电动物流车的企业合作做产品开发。
    这是相应增程器的情况,这是物流车的照片,40公里元素的时候可以达到400公里蓄势历程。北京市物流公司是很看好这个,因为传统纯电动五换跑一圈还不太够,我们下面也会产业化。
    同时跟青岛四方合作搞了燃料电池有轨电车,效果非常好,吨、公里的历程0.02几每公里耗氢量。供电轨道很贵,现在燃料电池供电轨道不要了,大幅度降低了基础设施建设成本。今年还会做第二辆车,正式可以在运行的样车。
最后,回到报告的主题,未来我们国家的新能源汽车我认为是叫做“氢电互动”。
“氢电互动”有两个概念,第一个概念是在车辆上会有氢电互动,既有电池,也有燃料电池。同时在基础设施也会有氢电互动,燃料电池汽车需要有加氢站,又要充电,又家加氢站,基础设施不是更花钱。吗燃料电池汽车加一次氢三分钟,加了一次之后跑300公里,一般轿车一个星期才加一次氢气,所以按照日本现在测算的规模,一个加氢站大概支撑2000辆轿车的运行,实际上加氢站的建设是比较稀疏的。单位面积加氢站比较少的,不像充电基础设施密集。单位面积加氢站总建设费用,要比充电基础设施费用和加油站基础设施费用都要低。我们国家将来2030年左右燃料电池汽车会大规模应用,燃料电池汽车跟现在电动车滞后5-10年。到2020年会有万辆,2025年会达到10万辆,2030年会有100万辆的规模。
    相应包括功率密度,技术指标,包括成本的控制。现在一个燃料电池系统大概是15000块钱千瓦,量如果达到1000台,会降到2000-3000,达到万辆会降到1000块钱。
    对我们国家来讲一个非常重要的技术路线选择,我们做燃料电池汽车做成什么样,是做成一项丰田的样子,还是丰田和本田都是大的燃料电池,小的燃料电池。我们也做了相应分析,国际上除了大的燃料电池之外,还有小的燃料电池。
    在技术路线上到底燃料电池作为增程器,还是大发动机,我们对这个问题进行了分析,也对客车、轿车动力系统。把横轴燃料电池跟电池功率比,纵轴是系统成本和耐久性。可以看到对于采用增程的方案来讲,由于燃料电池比电池还是要贵的,如果用燃料电池作为增程的话,系统成本就比较便宜。同时,由于我电池可以提供加速和自动的峰值的功率,所以燃料电池不需要那么快的功率发生变化,燃料电池可以工作在稳态。燃料电池耐久性主要取决于工况动态是不是比较剧烈,如果你在电站上用燃料电池可以达到几万小时耐久性。
    分析了之后得到结论,如果适当提高电池功率比,降低燃料电池功率比,燃料电池本身耐久性是可以很长的。同时由于燃料电池,整个总成本,它的体积,它的总量都比较小,这样的话整个车的成本就可以降得比较低。而且跟各个企业做的纯电动车平台是兼容的,你的电机、电池这些都可以通用。而同时它又解决了电池低温的问题,燃料电池发电是有温度的,我可以保温。
    耐久性的提高和降低整车成本的角度采用燃料电池作为增程器跟现在纯电动平台兼容,将成为我们国家“十三五”期间燃料电池发展的主流技术路线。这也是我国国家真正在整车性能可以跟国外看,蓄势历程,加速性能都可以保证。但是整车成本明显低于国外水平,所以我认为我们应该走这么一条路。
    北汽新能源在车展展出的样车,燃料电池增程的样车,在这样的基础之上把这块给它解决了这个问题。这是我们认为能够兼容各大企业的纯电平台,又可以在2020年大规模量产,也不需要很重的补贴。作用首先是利用燃料电池散热可以给乘客和电池提供暖风,这样就解决了纯电动车在冬天的时候电池性能下降,蓄势历程减少,又不能采暖。第二利用燃料电池散热给电池保温,即使冬天的时候电池还是工作在20度,蓄势历程,电池电量也没有下降。基础设施氢电互动意味着能源企业除了供电,还可以制氢。基础设施氢电互动跟车上的氢电互动构建了未来的产业链,这样的产业链下面是零排放,长蓄势历程,耐低温,一次加氢三分钟,不需要充电,这代表了将来新能源汽车发展方向。
    这几年我们国家工业用电明显下降,火电、水电上网小时数都下降了,所有发电企业都考虑我电用来干什么,你可以跟新能源汽车结合起来做氢气。这是东京车展东京电视塔下面的加氢站,隔壁是居民。氢听起来很危险,实际不危险。加油站有90号汽油,0号柴油,也有加氢的装置,实现将来能源基础设施逐步过渡。
    新能源氢电互动和新能源汽车的氢电互动,可以开创我国新时代低碳环保的能源和交通体系。

(根据现场速记整理,未经本人审阅)