燃料電池已可比肩內(nèi)燃機(jī) 電電混合是未來方向

 

在經(jīng)歷了較長時(shí)間的低迷和缺少聲音之后，燃料電池汽車在中國的發(fā)展似乎又重新走上了正軌。這一點(diǎn)從去年發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中已經(jīng)可以看出一些端倪，從前不久召開的“中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇2017”上更是看出了一些門道。 

中國汽車工程學(xué)會(huì)常務(wù)副理事長兼秘書長張進(jìn)華認(rèn)為，聯(lián)合全球資源共同推動(dòng)氫能燃料電池在全球的快速發(fā)展，實(shí)際上主要的國家已經(jīng)把這樣的共識(shí)變成戰(zhàn)略，甚至變成了實(shí)踐。去年由中國汽車工程學(xué)會(huì)牽頭發(fā)起成立的國際氫能燃料電池協(xié)會(huì)，其定位就是覆蓋氫能燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)燃料電池商業(yè)化的一個(gè)非政府國際組織，旨在希望帶動(dòng)燃料電池在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，提高燃料電池的規(guī)模，加快產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。 

燃料電池已可比肩內(nèi)燃機(jī) 

“中國燃料電池像一個(gè)沉睡的巨龍已經(jīng)蘇醒了，在整個(gè)燃料電池行業(yè)里面會(huì)有比較大的攪動(dòng)。”這是來自英國一家非盈利機(jī)構(gòu)E4tech所撰寫的《TheFuelCellIndustryReview2016》報(bào)告，內(nèi)容涉及到燃料電池的各個(gè)方面。從這份報(bào)告描述中國市場的用語就可以看出，國外對(duì)中國燃料電池的期望值很大。 

聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署（UNDP）國別副主任PatrickHaverman也表示，從UNDP推進(jìn)的兩個(gè)燃料電池相關(guān)項(xiàng)目來看，其中一個(gè)項(xiàng)目總共在五個(gè)國家開展，惟一能夠成功推動(dòng)這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)程的在中國。通過燃料電池汽車在2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2010年上海世博會(huì)上進(jìn)行的示范展示與運(yùn)轉(zhuǎn)也能看出，中國具備成為世界上最主要燃料電池汽車市場的幾乎一切條件。 

“基于燃料電池目前發(fā)展的歷史比較短一些，包括氫能的獲取、氫燃料電池的效率還有很多的潛力。”同樣，從事燃料電池汽車相關(guān)工作的同濟(jì)大學(xué)教授章桐也表示，“基于現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，燃料電池跟內(nèi)燃機(jī)比也展示出了一定的優(yōu)越性，這也說明整個(gè)汽車技術(shù)今后未來的走向。” 

電電混合是未來方向 

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來看，國際、國內(nèi)都已把燃料電池汽車當(dāng)作一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略甚至是國家戰(zhàn)略來推動(dòng)，這一點(diǎn)在日、美、歐的汽車發(fā)展技術(shù)圖中可以清晰地看到，在我國的節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖和“中國制造2025”中也被提到了相當(dāng)重要的戰(zhàn)略高度。 

清華大學(xué)教授李建秋介紹，從全球來看，燃料電池客車壽命6年已經(jīng)做到了。此外，對(duì)燃料電池采用電池主導(dǎo)、燃料電池增程的技術(shù)也開始在釋放，在轎車方面的情況清一色的都是燃料電池作為主動(dòng)力的構(gòu)形。其相關(guān)車型已經(jīng)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相差不多，續(xù)駛里程都到了五六百公里，可以說燃料電池轎車基本上已經(jīng)具備了跟傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車在性能上全面競爭的特點(diǎn)。 

章桐教授認(rèn)為，燃料電池汽車就是一個(gè)純電動(dòng)汽車，但跟普通的混合動(dòng)力不一樣。普通混合動(dòng)力是一個(gè)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力源或者作為一個(gè)扭矩的耦合。燃料電池汽車是電電混合，在電源上有所混合，從拓?fù)鋱D上和混合動(dòng)力的概念有所不同。 

舉例而言，戴姆勒奔馳采用了插電式燃料電池的概念，這個(gè)電池裝了9度電也是可以充電的，純電續(xù)駛里程可以做到50公里，整個(gè)燃料電池的功率大概是100千瓦，這種構(gòu)形也是可以的。李建秋教授認(rèn)為，在動(dòng)力系統(tǒng)的選擇上面，現(xiàn)在國際上在客車和轎車領(lǐng)域都出現(xiàn)了將動(dòng)力電池和電池實(shí)行電電混合的構(gòu)形。 

全生命周期成本最低 

從全生命周期角度分析，根據(jù)現(xiàn)有的水平，燃料電池6年換一次，與其他所有形式的動(dòng)力相比，最后看到它的全生命周期是成本最低的，基建成本也是最低的。因此，從清華大學(xué)的相關(guān)研究來看，燃料電池不僅可用于一般的乘用車和商用車，而且可適用于有軌電車這樣的城市清潔交通工具。實(shí)際上，不僅是傳統(tǒng)的有軌電車，包括地鐵、變電站等投資成本都很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了燃料電池的成本。 

同時(shí)，從清華大學(xué)所做的相關(guān)參數(shù)的敏感度分析也能發(fā)現(xiàn)，也就是說整個(gè)全生命周期的成本計(jì)算，燃料電池依然是可以接受的。即使按照60元/公斤氫氣的高制成成本推算，全生命周期里與其他燃料形式相比較，氫仍然是最低的。李建秋教授認(rèn)為，這樣就可以相信燃料電池發(fā)展是可持續(xù)的，因?yàn)?0元/公斤這個(gè)成本是你在任何一個(gè)地方用電解水制氫的氫氣成本，不會(huì)再多了。 

煤制氫成本優(yōu)勢相當(dāng)明顯 

氫能大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化如何突破，低成本大規(guī)模的制氫技術(shù)是必不可少的。中國工程院院士顧大釗介紹，以中國神華氫能產(chǎn)業(yè)情況為例，其現(xiàn)有的煤氣化設(shè)施，如果全部用來制氫，每年可生產(chǎn)氫氣400萬噸，可以提供4000萬輛燃料電池乘用車供氫。 

相關(guān)成本方面，一個(gè)是煤制氫，一個(gè)是用棄風(fēng)的電來制氫，另一個(gè)是用電解水最便宜的方式和煤制氫進(jìn)行比較。研究表明，煤制氫綜合成本在12元左右，這里面每公斤氫氣生產(chǎn)成本8元多，每公斤氫氣的生產(chǎn)會(huì)排放出16公斤的二氧化碳，要捕捉和封存這些二氧化碳大概要12元，這樣算起來大概12~13元/公斤。對(duì)于棄風(fēng)制氫，大概完全成本是13~23元/公斤，也就是在18元左右。所以說，煤制氫的成本優(yōu)勢是相當(dāng)明顯的。 

據(jù)了解，為了推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)，中國神華首先在神華系統(tǒng)內(nèi)對(duì)工程用車、運(yùn)輸用車等車輛采用燃料電池技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。神華在氫能方面有戰(zhàn)略定位，總體的目標(biāo)是要建成世界一流的清潔能源企業(yè)，氫能在這其中將扮演著重要的角色。神華的目標(biāo)是最起碼要在以下三個(gè)方面達(dá)成：一是氫能將成為神華耦合傳統(tǒng)化石能源與可再生能源的核心；二是氫能有助于實(shí)現(xiàn)化石能源清潔化與清潔能源規(guī)模化的愿景；三是氫能及燃料電池技術(shù)是神華打造世界一流清潔能源企業(yè)的重要戰(zhàn)略舉措。 

對(duì)于燃料電池汽車發(fā)展的展望，李建秋教授認(rèn)為，到2020年國內(nèi)燃料電池汽車量將是萬輛級(jí)的規(guī)模，下一步推廣工作的重點(diǎn)在基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)中氫電互動(dòng)與車輛端的氫電互動(dòng)協(xié)同發(fā)展。當(dāng)然，燃料電池汽車推廣并不適合所有的地方，應(yīng)該選擇那些氫能源比較富足的城市，推廣的車型也應(yīng)當(dāng)是燃料電池汽車中具有優(yōu)勢的那些車型。