2019年4月16日-18日,备受瞩目的2019中国汽车论坛在上海嘉定隆重召开。本届论坛主题为“创新、开放、绿色——聚焦汽车产业变革与机遇”。本次论坛由闭门峰会、大会论坛、11个主题论坛和2个同期活动组成。其中,在4月17日下午举办的同期活动“技术、能源、共享革命推动汽车产业变革”汽车城分论坛上,同济大学教授林瑞发表了题为“从能源结构角度解读氢能源在汽车产业的发展前景”的精彩演讲。以下为演讲实录:
同济大学教授 林瑞
林瑞:大家好,我是林瑞,我今天讲的内容主要是包括这4个方面,首先是从能源结构,最后是讲氢燃料的机遇与挑战。我们先看一下亚太地区能源消耗的情况,可以看出亚太在石油、煤炭、可再生能源、水电在消费上处于比较高的位置。北美、欧洲在核位置是领先的。在世界各国是分区域,亚太地区的消费能源发布不是很均匀,亚太主要是煤炭活力发电为主。这边是可再生能源发电量进行对比,左边是亚太地区跟欧洲消耗量发电量在增长,亚太可再生能源的消耗量跟欧美国家是差不多,但是它的发电量的增长不够欧美的发展国家,这里将世界能源消费的结构和我们国家进行对比,可以看的出这边是我们国家,我们国家煤的消耗是远超世界水平,相对来说它能源主要来源也是从这一块,当然也会造成一系列的问题,石油是逐年增长的,总量需求很大。石油和天然气对国外的依存度比较高,因为这些能源结构的不合理会带来系列的问题,环境包括能源安全等方面的问题。这个是我们国家天然分布的情况,左边是天然气的分布,我们国家天然气分布是比较少的,主要集中在中部和西部地区,我们国家的石油资源不是很丰富,主要是东北和西部地区。
这个是可再生能源发电的情况,国家中央地方都是非常关注,也有很多大的项目落地,我们看到风,水力资源、太阳能资源的分布,这部分的能源可以发电,它的电网是比较困难,氢能可以作为中间的储存,它可以把产生的电源可以储存起来运输到所需要的地方或者说在需要的时候再用它。
总结一下就是氢能是一种能源的载体,它可以从各种形式的能源转化而来,特别是可再生能源,这块波动比较大的能源可以过来,从而拓宽能源,对外能源的以来所带来能源的安全的问题。
那我们再看看世界各国,这边主要列了一下中国日本美国欧洲等等这些国家,我们国家是十一十二五,接下来是十四五,我们国家对燃料这一块是非常关注的,十四五也是围绕这个主题进行,但是思路会更加清晰。日本在氢能源商业化和车上的应用,包括碳排放方面都是非常的支持力度很大,也是非常有序的进行,总体上来说是亚洲北美和欧洲是引领全球氢能燃料的发展,本身是汽车行业方面做的很好,在氢能燃料电池是引领全球的定位,是处于这样的情况。这是刚才提到的日本政府在氢燃料地图,然后包括车企本身在汽车方面有很多的积累,在氢燃料电池在这个方面是有很大的优势。
美国的话,他跟日本不一样,日本是中央政府这一块,美国是以企业为主,政府协作。美国能源部会颁布很多的计划,很多汽车公司跟日本、欧洲也建立了开发,各州政府本身氢能源这一块的应用也是进行的比较好,所以它可以作为一个范例来讲。欧美就是刚才提到的他们支持政策,比较熟悉的是在2020年地平线的计划,氢和燃料电池的投入是达到220亿欧元,包括芬兰和北欧的国家,是欧盟部署下都参与了燃料电池的项目,包括加氢站的布局,德国的燃料电池是在欧洲发展的标杆,2018年18座公共加氢站,我们国家跟他们比还是有点距离的。
中国是税务局、国务院、工信部、发改委都新增了一些政策,我就不细讲了。这个是地方,地方我提一下上海在全国来说一直是处于燃料电池氢能释放的领头羊,包括我们知道的上汽集团,整车厂做燃料汽车也是以上汽为主,还有一些跟加氢站的发展,因为做氢燃料电池这一块是要同舟共济。郑州这边以宇通客车为依托,推进燃料电池点推,车载氢系统发展也是比较迅猛。
我总结一下以上部分内容就是能源安全,摆脱对石油资源的依赖度,我们本身石油紧张的原因要摆脱对石油的依赖,对我们来说也是要改善城市的环境,达到城市零排放,需要紧急的发展新能源汽车,新能源汽车是有很多种,有广义和狭义的,我们都可以称之为说新能源汽车,狭义的来讲主要是动力特征是电驱动为主,我们主要是讲氢燃料汽车,混合动力汽车,纯电动汽车,燃料汽车,狭义来讲就是这三块。
我们把氢燃料电池跟燃料电池对比,燃料电池是加氢时间比较短,也就三五分钟时间,续驶里程长。那么动力电池的优点是它的产业链相对来说是比较完备的,技术也是相当成熟,它最大的劣势就是基础设施弱,基础设施这一块压力很大,地很贵,目前还没有批量化,所以它的成本还下不来,此外就是产业链不够完备,我们国产化程度不是很高,大部分是靠国外,我们国产的也有跟国外来讲是有一定的距离,那动力电池劣势是回收比较困难,接下来就是车子到了电池回收后造成的环境污染怎么办,从全生命周期考量的话不算是零排放,但是燃料电池可以称为终极零排放的汽车,还有是它的充电时间比较长,我们对氢燃料和纯电动进行了比较客观的比较。
这边的话是乘用车方面把荣威950燃料电池汽车,包括Mirai推出来的汽车,最后的是特斯拉的电动汽车Model3,从续航里程来比较的话,荣威有达到430公里,Model3是350多,它的差异性不是很大,价格的话,荣威950相对价格贵一些,虽然说它的性能不如日本这一块,但是日本的Mirai销往欧美中国不销售。
在商用车方面,燃料电池能量密度是非常高的,燃料电池用在物流车上的载重是比较高的达到3吨左右,纯电动的话用物流车不太合适,本身它的能量必读低的原因,还有一个是里程方面的限制。从它续驶里程是占有一定的优势,还有一个是路权,对于纯电动汽车政策的补贴方面都是在下降的,甚至有些取消,燃料电池是没有取消而且是在增长,在特定的路段是有路权方面的特点,氢燃料在远程是有它的优势在那里。
氢燃料电池汽车应用场景,现在燃料电池整车,像丰田的Mirai,它主要工作是在性能方面做了大量的提升,跟08年的那款比能量密度是提高了2倍。这是它的参数,我们其实三五年的规划,我们的指标都是对表日本的Mirai,确实是比较经典的,有些企业也是花了比较大的代价把这辆车进行解析,包括它的储氢燃罐体积。安亭这边有一个加氢站,还有大连是有加氢站50Mpa,目前像在上海发展70MPA它是会有一定的限制,这个是我们提到的上汽荣威,包括在上汽也是做燃料电池,它是商务商用车,还有其他由于时间原因就不一一提了。还有本田,现代Ix35这款不如日本的Mirai那款车子。
所有的氢燃料电池依托还是来自于氢,我就用一张PPT来讲,氢燃料目前主要是来源于化石原料,还有一些新型的方法目前是处于正在研发的阶段,这边提到的是我国氯碱工业产氢大量被废气,如果能源汽车能推广的话我们是不抽的。还有是运氢的方式,氢目前来讲是比较实在的一种方式是高压储氢,液氢也是一种方式,相对来说它的成本会高一些,这个是我对国内的一些气氢做的对比,总体上是说各个国家都是积极的参与做燃料电池方面,以及氢燃料的推广,刚才主持人也提到过,总理去参观也是参观了Mirai这款车。
氢能在汽车领域的机遇与挑战,我们也遇到了很多的问题,一个是刚才多次提到的基础设施的问题,我国的加油站和充电桩的分布相对来说是比较分布的,但是加氢站是非常少,加氢站主要集中在日本,日本在加州,整个加氢站是有100多座,中国只有几十座的情况。还有是燃料电池技术的问题,那像燃料电池关键对外的依赖度是比较大,包括在低温启动,耐久性,膜电极性能等方面与国际先进水平还存在较大差距。在欧洲、美国是已经有了商业化的情景。在燃料电池的系统是整车方面最核心的,它的成本是占到整车的65%,当中电堆是一个关键,电堆关键不仅是催化剂,这个是从燃料电池方面,从加氢站建设方面,我们国家是有一个个位数,相对来说是瓶颈。所以在技术方面,也导致了我国是以燃料、电或者是混合电力为主,它相对国外来说国外的Mirai,荣威是几十千瓦,距离还有一些。因此在产业链方面是核心零部件方面的国产化。另外膜电级,武汉立功新能源已经被收购了,还有质子交换膜东岳集团这边也是给了他很多支持。催化剂目前是研发阶段,同济大学,我自己这边也主要做这方面的工作。气体扩散层,双级版上海交大这方面也做的不错,现在跟上汽集团还建了新的公司叫捷氢也是非常有利的,在全国是处于比较领先的地位。
另外一个方面挑战就是降低制氢成本,并且在运氢的方式上选择合适的方式,把基础设施进行完善,刚才提到的可再生能源制氢应该可以成为一个主流。还有一个是加氢站数目,它跟加油站合并,这个也是一条非常好的路径,进行一个总结,我国能源结构属于多炭少油,可再生能源发电利用率低,如果发展氢能源的发展有助于能源结构的改善,利于环保节能及能源安全。氢燃料电池所拥有的快速加注,长续航优点,使之成为未来汽车动力源之一,其在汽车行业的发展也得到了国家政策有利扶持。目前我国氢能产业的发展正处于加速阶段,这是我们国家的发展也是机遇,谢谢大家。
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)