燃料電池汽車(chē)開(kāi)發(fā)的定位、方向及路線(xiàn)研究分析

燃料電池汽車(chē)研發(fā)背景、開(kāi)發(fā)情況、開(kāi)發(fā)方向、技術(shù)來(lái)源、技術(shù)路線(xiàn)、研發(fā)障礙系統(tǒng)性研究。

經(jīng)過(guò)10多年的努力，中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)在2016年產(chǎn)銷(xiāo)量超過(guò)50萬(wàn)輛，2017年電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量將超過(guò)70-80萬(wàn)輛，對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)影響是巨大的?！吨袊?guó)制造2025》發(fā)布明確支持氫能汽車(chē)的發(fā)展，2016年10月份中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)發(fā)布了燃料電池汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖，氫能汽車(chē)也在其中。純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)布局之后，接下來(lái)是燃料電池汽車(chē)發(fā)展了。下面是對(duì)燃料電池汽車(chē)開(kāi)發(fā)定位、方向及路線(xiàn)的研究，與大家分享。

一、燃料電池汽車(chē)開(kāi)發(fā)背景

電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)布局基本完成，全面應(yīng)用推廣態(tài)勢(shì)基本形成，這是政府強(qiáng)力政策的結(jié)果。但是目前電動(dòng)汽車(chē)與燃油車(chē)比較，產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)性、性?xún)r(jià)比、使用環(huán)境等方面，還是相當(dāng)大的距離，必須繼續(xù)努力。但是燃料電池汽車(chē)應(yīng)用已拉開(kāi)序幕。

1、汽車(chē)強(qiáng)國(guó)禁售汽(柴)油汽車(chē)時(shí)間表，表明替代燃油汽車(chē)是必然的。

①荷蘭宣布：從2025年開(kāi)始禁止在本國(guó)銷(xiāo)售傳統(tǒng)的汽油和柴油汽車(chē)，或許將成為*個(gè)全面禁止汽油和柴油汽車(chē)的國(guó)家；

②英國(guó)宣布：2040年起全面禁售汽油和柴油汽車(chē)，屆時(shí)市場(chǎng)上只允許電動(dòng)汽車(chē)等新能源環(huán)保車(chē)輛銷(xiāo)售；

③法國(guó)宣布：到2050年前使法國(guó)成為碳*國(guó)家，其中zui激進(jìn)的措施是到2040年時(shí)全面禁止銷(xiāo)售汽油和柴油汽車(chē)；

④豐田汽車(chē)宣布：將在2050年停售純汽油車(chē)，未來(lái)豐田會(huì)逐漸推廣混動(dòng)車(chē)、燃料電池車(chē)和純電動(dòng)車(chē)。

2、我國(guó)政府啟動(dòng)了燃油車(chē)退出時(shí)間表的研究，拉開(kāi)了燃料電池汽車(chē)應(yīng)用序幕

①2017年6月25日，科技部長(zhǎng)萬(wàn)鋼在吉林長(zhǎng)春發(fā)表演講時(shí)表示，氫具有來(lái)源廣泛、大規(guī)模穩(wěn)定儲(chǔ)存、持續(xù)供應(yīng)、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、快速補(bǔ)充等特點(diǎn)，在未來(lái)車(chē)用能源中，氫燃料與電力將并存互補(bǔ)，共同支撐新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；

②經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)布局基本完成，動(dòng)力電池總產(chǎn)能超過(guò)1000億瓦時(shí)，遠(yuǎn)超市場(chǎng)需求，已出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)。整體來(lái)看，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已出現(xiàn)企業(yè)基本飽和、產(chǎn)能局部過(guò)剩、投資過(guò)度涌入的情況；

③我國(guó)初步掌握了氫能燃料電池汽車(chē)和氫能基礎(chǔ)設(shè)施的核心技術(shù)，基本建立了自主燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，氫能燃料電池在壽命、可靠性、使用性能方面基本達(dá)到車(chē)輛使用要求；

④2017年9月9日,工信部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌在泰達(dá)論壇上表示，工信部已經(jīng)啟動(dòng)了燃油車(chē)退出時(shí)間表的研究。

二、燃料電池汽車(chē)整車(chē)開(kāi)發(fā)情況

①?lài)?guó)外：日本豐田、本田，以及韓國(guó)現(xiàn)代等企業(yè)已推出市場(chǎng)化的燃料電池乘用車(chē)產(chǎn)品，奔馳、豐田、日野等企業(yè)已在燃料電池客車(chē)方面取得優(yōu)勢(shì)，并且美國(guó)還出現(xiàn)了燃料電池重卡、燃料電池叉車(chē)等新產(chǎn)品、新企業(yè);

②國(guó)內(nèi)：燃料電池乘用車(chē)企業(yè)主要有上汽集團(tuán)，燃料電池客車(chē)企業(yè)主要有宇通客車(chē)、北汽福田、揚(yáng)子江汽車(chē)、卡威汽車(chē)等，具備小批量生產(chǎn)能力。

三、燃料電池汽車(chē)整車(chē)開(kāi)發(fā)方向

燃料電池汽車(chē)整車(chē)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)是電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)，燃料電池車(chē)輛驅(qū)動(dòng)必須是電機(jī)。燃料電池不是儲(chǔ)能電池，而是車(chē)載發(fā)電機(jī)技術(shù)。車(chē)載發(fā)電機(jī)(燃料電池)功率比較小，必須要與車(chē)載儲(chǔ)能電池配套使用。

開(kāi)發(fā)燃料電池汽車(chē)的主要方向，是提高電動(dòng)汽車(chē)持續(xù)里程。換一句話(huà)，燃料電池汽車(chē)必須比純電動(dòng)汽車(chē)的里程長(zhǎng)1-2倍，才有實(shí)際積極價(jià)值。電動(dòng)汽車(chē)目前離前城市公交車(chē)、出租車(chē)要求的運(yùn)營(yíng)里程，還有一定距離的，但動(dòng)力電池進(jìn)步比較快，滿(mǎn)足純電汽車(chē)在城市公交車(chē)和出租車(chē)一天運(yùn)營(yíng)里程不久就會(huì)實(shí)現(xiàn)。依靠純電汽車(chē)滿(mǎn)足長(zhǎng)途運(yùn)輸，從目前，技術(shù)可能性來(lái)看不大，或者說(shuō)，短期內(nèi)純電動(dòng)汽車(chē)要求擔(dān)任長(zhǎng)途運(yùn)輸重?fù)?dān)，不太現(xiàn)實(shí);

氫能汽車(chē)是*的混合動(dòng)力汽車(chē)，燃料電池是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，是給車(chē)在儲(chǔ)能電池持續(xù)充電，壓縮在儲(chǔ)能罐子氫氣，其比能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于動(dòng)力電池的比能量，于是可以說(shuō)，中國(guó)氫能汽車(chē)的基本定位：長(zhǎng)途運(yùn)輸車(chē)輛(大貨車(chē))，其持續(xù)里程必須大于800公里以上是能實(shí)現(xiàn)的。

四、燃料電池汽車(chē)研發(fā)技術(shù)來(lái)源

①引進(jìn)技術(shù)為主，自主研發(fā)為輔的技術(shù)。去理由是，我們和*技術(shù)的差距是客觀的，目前要以利用政府補(bǔ)貼的優(yōu)勢(shì)盡快縮小。中國(guó)燃料電池企業(yè)不應(yīng)回避來(lái)自同行的競(jìng)爭(zhēng)，充分的競(jìng)爭(zhēng)才能將落后者淘汰。如何做到引進(jìn)技術(shù)和自主創(chuàng)新不沖突是必須要思考的。

②中國(guó)企業(yè)要掌握核心技術(shù)，技術(shù)引進(jìn)并不能保證長(zhǎng)久，不能依賴(lài)思想?？梢耘c國(guó)外的材料、工藝以及零部件廠家合作，實(shí)現(xiàn)共贏，從引進(jìn)的邊緣技術(shù)，追蹤其核心技術(shù)，以盡量少的投入實(shí)現(xiàn)掌握核心技術(shù)。

五、燃料電池汽車(chē)研發(fā)上的障礙

①氫安全必須要可控和可保障。生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和使用氫氣(如：氫氣瓶、氫氣儲(chǔ)罐、氫氣場(chǎng)站等安全管理等)安全法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)必須加快步伐。

②有關(guān)氫的零部件安全質(zhì)量，還沒(méi)得到有第三方檢測(cè)認(rèn)證，給整車(chē)企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)有一定安全隱患。安全件，必須要有3C認(rèn)證。

③目前氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)與當(dāng)前鋰電池相比，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的成本依然高昂。比如，12米大客車(chē)目前每臺(tái)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)外的在100萬(wàn)元以上，國(guó)內(nèi)也在80萬(wàn)元以上。整車(chē)企業(yè)積極研發(fā)的燃料電池的動(dòng)力基本沒(méi)有。政府補(bǔ)貼后，缺口依然比較大。

六、比較實(shí)用的燃料電池汽車(chē)研發(fā)技術(shù)路線(xiàn)

①做樣車(chē)。燃料電池汽車(chē)研發(fā)總必須面對(duì)一個(gè)“雞生蛋、蛋生雞”的悖論;當(dāng)初CNG、電動(dòng)公交車(chē)同樣面臨過(guò)這個(gè)問(wèn)題，整車(chē)企業(yè)必須挑起這個(gè)擔(dān)子；

②公交樣車(chē)由政府買(mǎi)單,培育新的產(chǎn)業(yè)是政府責(zé)任。樣車(chē)研發(fā)開(kāi)始，選10、12米的公交車(chē)。政府出的錢(qián)，交給燃料電池公交車(chē)生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)作，同時(shí)考核整車(chē)生產(chǎn)企業(yè)；

③樣車(chē)開(kāi)發(fā)，在政府的指導(dǎo)下，由整車(chē)生產(chǎn)企業(yè)主導(dǎo)燃料電池公交車(chē)研發(fā)，燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)配合，整車(chē)生產(chǎn)企業(yè)與零部件生產(chǎn)企業(yè)之間實(shí)現(xiàn)上市場(chǎng)交易，接受政府監(jiān)督。這樣一來(lái)，整車(chē)企業(yè)可以有產(chǎn)值，零部件生產(chǎn)企業(yè)銷(xiāo)售收入，對(duì)GDP有貢獻(xiàn)；

④在政府的指導(dǎo)下，小批量的燃料電池汽車(chē)的采購(gòu)，由公交公司運(yùn)作，接受政府監(jiān)督;燃料電池公交車(chē)生產(chǎn)企業(yè)與公交公司實(shí)行市場(chǎng)交易、燃料電池公交車(chē)生產(chǎn)企業(yè)與零部件生產(chǎn)企業(yè)實(shí)行市場(chǎng)交易，接受政府監(jiān)督。這樣一來(lái)，氫能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈上有產(chǎn)值、有收入。

七、由燃料電池公交車(chē)推廣應(yīng)用成功后，向其他商業(yè)車(chē)延伸

①純電動(dòng)公交車(chē)是公交市場(chǎng)的主力。不宜提倡用燃料電池公交車(chē)替代純電動(dòng)公交車(chē)；

②燃料電池公交車(chē)推廣對(duì)一個(gè)城市而言必須有一個(gè)上限，對(duì)1萬(wàn)輛公交車(chē)規(guī)模的城市，控制在1000輛以?xún)?nèi)即可；

③研發(fā)燃料電池公交車(chē)是在培育這個(gè)市場(chǎng)和配套環(huán)境，到1000輛以后，燃料電池汽車(chē)必須轉(zhuǎn)向輕型貨車(chē)和中型、大型卡車(chē)。

八、燃料電池汽車(chē)整車(chē)企業(yè)布局不宜普遍開(kāi)花

①我國(guó)電力資源十分豐富，純電動(dòng)汽車(chē)門(mén)檻相對(duì)比較低。純電動(dòng)汽車(chē)主要用途是持續(xù)里程在350公里以?xún)?nèi)；

②在自然界不存在氫氣。這一點(diǎn)不像CNG、汽油、柴油，其加工是物理提煉工藝的過(guò)程;即使而氫來(lái)源是比較廣泛，但是轉(zhuǎn)換都是化學(xué)過(guò)程，成本高，運(yùn)輸要必須壓縮。氫本身危險(xiǎn)性不高，但是經(jīng)過(guò)高比壓縮后，卻是高度的危險(xiǎn)品；

③燃料電池汽車(chē)整車(chē)廠選點(diǎn)基本原則；

a)選點(diǎn)應(yīng)是工業(yè)副氫比較豐厚的省份，工業(yè)副氫來(lái)源集中在300公里的半徑以?xún)?nèi)；

b)純電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)技術(shù)成熟，生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)有10年以上；

c)燃料電池汽車(chē)技術(shù)難度比較高，不宜建新的燃料電池汽車(chē)生產(chǎn)廠家。

九、產(chǎn)品級(jí)開(kāi)發(fā)要遵循，從從內(nèi)到外，技術(shù)難度從低到高的原則

目前燃料電池汽車(chē)研發(fā)，2016年如果是元年，2017年開(kāi)始預(yù)熱。站在整車(chē)企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)角度而言，面臨困難是相當(dāng)多的，如何克服，還沒(méi)有可以說(shuō)服自己的有效辦法，好在已經(jīng)有了10多年電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)積累。

筆者認(rèn)為：遵循從內(nèi)到外的原則、技術(shù)難度從低到高的原則，是不會(huì)錯(cuò)的。具體地說(shuō)：

①公交車(chē)研發(fā)zui容易獲得政府支持。車(chē)型選純電公交車(chē)做基礎(chǔ)，目前不宜選貨車(chē)，如果選貨車(chē)沒(méi)有人買(mǎi)單；

②純電公交車(chē)選10、12米，理由是空間比較大，宜布置；

③車(chē)載甲醇制氫技術(shù)的公交車(chē)，目前可以不依賴(lài)社會(huì)加氫設(shè)施，甲醇是液體，化工商店有賣(mài)的；

④公交車(chē)車(chē)輛不加工車(chē)輛，客運(yùn)車(chē)輛，zui終還是要直接用車(chē)載氫氣發(fā)電，車(chē)載甲醇制氫技術(shù)運(yùn)用到運(yùn)輸車(chē)輛上是一個(gè)過(guò)渡；

⑤車(chē)載甲醇制氫技術(shù)zui后可以用作業(yè)車(chē)輛和工程車(chē)上，就基本可行的；

⑥長(zhǎng)途客車(chē)或者長(zhǎng)途貨車(chē)是氫能技術(shù)應(yīng)用*情景。

十、燃料電池汽車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)是一個(gè)并存關(guān)系

①純電動(dòng)汽車(chē)對(duì)燃油汽車(chē)是一個(gè)替代關(guān)系；

②氫燃料汽車(chē)定位長(zhǎng)途運(yùn)輸車(chē)輛，是混合動(dòng)力車(chē)；

③純電動(dòng)汽車(chē)定位短途客運(yùn)或城市配送市場(chǎng)；

④燃料電池是一個(gè)車(chē)載發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電必須要儲(chǔ)存起來(lái)，在供驅(qū)動(dòng)電機(jī)做功，儲(chǔ)存電池是燃料電池車(chē)*系統(tǒng)部件。

總結(jié)，純電動(dòng)汽車(chē)是氫能汽車(chē)的基礎(chǔ)，氫能汽車(chē)是充電動(dòng)汽車(chē)的延伸。