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    上汽燃料電池汽車研發和運行情況介紹

    發布日期: 2018-04-19
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     【汽車與環境】上汽前瞻研究部燃料電池系統部總監陳雪松:上汽燃料電池汽車研發和運行情況介紹2017年汽車與環境創新論壇-蓋世直播!

    上汽集團前瞻研究部燃料電池系統部總監 陳雪松

       各位專家、領導還有業界同仁,大家下午好!兩天的論壇接近尾聲,我把上汽燃料電池的一些狀況和思路說一下。昨天下午也聽到同濟大學余卓平教授介紹了一下燃料電池這個行業國內外的趨勢和挑戰。他講到機遇在哪里,挑戰問題在哪里。今天上午上海交大章教授也做了很多年,像這些內容,我就不去涉及了。主要還是講一講上汽集團這么多年在燃料電池方面到今天到底是什么樣一個狀態和思路。

       關于發展趨勢,我想昨天余老師講的我是完全認同的,我想做一點點補充。為什么是機遇?從技術上判斷中國還是落后于歐洲和美國,尤其是日本的整車技術、材料技術還有零部件技術。zui近一兩年,為什么現在燃料電池技術市場突然又熱了起來,到底是為什么?為什么把它說成是一種機遇,還是政策的驅動,我們國家從能源,從污染,這兩方面,實際上對于清潔能源的技術需求是比任何一個國家都迫切的。我的理解是兩起兩落,為什么呢?在1973年的時候已經有一股熱潮了,對石油的出口進行*提價,在傳統的汽車行業搞過一輪替代石油做燃料的驅動,但是石油那個時候這個問題解決了,所以石油價格又得到了控制,可以說是*波。昨天余老師講的是第二波,做成納米級,民用就有可能了。根據章老師的介紹,目前催化劑的用量和水平要達到DOE的要求,可能還要有一個突破。要達到這個目標,現在的催化劑可能還是滿足不了量的需求。在研究方面已經有了一些思路,也有了一些小規模上的突破。要把這些技術應用到車上,中間還得要個三五年的時間。我們認為從技術方面是可能的,目前的現狀可能還有一段很長的開發距離要走。這里面講到它的優點,我們做這行,當然說自己做得好了?,F在這種差距越來越小,比如說我們跟傳統車,我們是*的,沒有二氧化碳也沒有氮化物和氧化物,我們的便利性和傳統車一樣。這些優越性在逐漸地縮小,隨著電池的進步,上汽集團本身自己也在開發,在車展上已經公布可以達到500公里的技術。這種差距的變小驅動著燃料電池未來的發展走向和技術市場的定位?,F在是慢慢地在重新考慮這些問題,可能替代柴油機或者大型的卡車、公交車更有優勢。

       在這個行業很多時候,*是要加引號的。比如說我們的化石能源,它地球上的來源都是來自于太陽,只不過幾十億年前把它存在于地下。要解決這些問題,未來不管氫也好電也好,要直接用太陽能產生,是比較有幫助的。

    關于總的趨勢,我們認為,現在國內還是處于一個提升階段,為什么這么說呢?作為一個傳統車,要想達商業化,要看這個產業鏈是不是存在,還有性價比,zui后銷售是不是有市場還有售后的服務。燃料電池這個行業我們一開始搞,zui大的困難就是缺乏好的零部件,上汽一開始還是從整車行業,在上海世博會的時候做過整車的展示,集團定位了未來三大區域戰略,混動已經基本上量產了,燃料電池到今天為止可以說上個月在廣州,小批量制造可以正式銷售了,基本上現在生產出一半。我們看來國內的情況,我們認為還是屬于性能提升階段,國外也是通過前面的介紹,大家知道氫能源車的限制因素就是對氫的供給還不是很方便,各個國家雖然有一些規劃,從數量來講,要達到上百萬量還需要很長的路要走。

       國外2010年前后就完成了技術研發,2015年前后陸續發布了量產計劃。一開始采用大功率的燃料電池,為了配合這些車企,各國政府也是有配套的。我們國家因為是搞項目,奧運會的時候,世博會的時候,都是以項目的形式做。我們把它作為一種產品在車企開發還是比較晚的。我記得當時去訪問,易老師來訪問大華所。他覺得在理論了解深度方面中國是很高的,國內現在因為政策的驅動有實際的環境需求,市場需求還是蠻迫切的,才出現了一個商機。國內有些企業利用國外的電堆廠商提供一些核心的零部件。在討論這個的時候,國家也進行了很多討論,如果從車本身來說,30KW是不夠的,作為一般的轎車,大家可以隨意走多遠,這需要一個完善修改的過程,也是一個起步。一旦行業起來,基礎設施建立起來了,我們的技術沒有提升的話,外面的技術進來,我們就失去了這個市場。上汽實際上從2010年開始,中國世博會驗證可行性以后,就一直做支持。剩下一些零部件,轉動系統集成都自己和由整車來做。一開始為了利用這種政策和補貼,采用這種混動。在后面的開發中,瞄準了*的先進水平,這也是十三五的計劃。

       下面兩輛車一開始是在政策這個平臺開發技術,如果是乘用車開著到處跑,車的氫氣問題很難解決。這一頁講了從國家到地方,提出了一些行動計劃,還有具體的上海市提出的到2020年要實現批產。由于政策的推動,民營行業其實是被驅動的,在客車、物流車、通行車這一類進行示范?;仡欉@些討論,中國發展得比較慢,總的來說投入還是太少,像通用豐田每年投一個億,每年都投錢,我們的產品還是比較落后的?;A設施也有一些好的跡象。如果這個行業發展起來,也會轉化到提供轉型的服務。上汽一直在持續地投入,到今年為止,已經有10億左右的投入了。

       目前的狀態籠統簡單來說,在十二五期間開發了200型中等功率燃料電池技術的自主開發,2017年商用車大通V80車型實現了產業化、在乘用車榮威950車型進行規?;炞C。十三五期間,加快推動燃料電池汽車商業化。材料是很重要的,沒有材料也做不出好的零部件。這是750,2014年7月獲得工信部第262批次公告認證。這里面可能很簡單地來說,就是前艙有燃料電池核心的電堆,把儲氫這部分放在后部。當時開發的時候達到了用戶的要求。這個車從上汽來說,后來因為銷量問題有這個升級就做了,我們對這個車進行了一個整體的分析,950這輛車布局和750差不多,功率密度可能要低一些;儲氫這部分,這也是在國內*家使用70Mpa這個系統。我們當時也是跟天津所這邊做了很多很多技術的交流,參照的標準,zui后還是通過了技術的要求驗收;還有一個,即使是70Mpa也是屬于基礎那一代;在重量方面、成本方面我們的競爭優勢比較弱,以前可能在天然氣行業出過安全事故,現在因為行業的發展,這些東西得到允許了。這輛車有多次的實驗,不同的地方,很多人試,跟傳統950基本上沒有什么大的區別。

       這款車動力系統并不是很好的,但是一開始商業化試銷,基本上驗證以后,更加充分了。要應用一代,開發一代,儲存一代。這個車也可以跑430公里,當時考慮成本,還是用35Mpa這樣一個儲能系統。如果什么都不變,把這個變成70Mpa,它的公里數還是有很大的提升的。

       這個就是我們的經歷,一開始我們zui早做750的時候有一個全國的*行。從北到南,從低到高,走過了那么多城市。北方有唐山、大連、青島,再往南走,有成都、拉薩、昆明,有高原的,也有道路爬坡比較厲害的。當時是2014年,那時候很早了,主要還是為了發現問題,一路坐下來,跑了一萬公里,這輛車還是蠻不錯的。后來造950的時候,因為要盡量接近于場景,所以做了很多環境的試驗。有4輛車完成單車32000公里耐久試驗,還有3輛950FCV完成環境試驗,這是在零下20度的環境中。國外已經達到了零下30度,我們已經做到了零下20度。高原也有一個難題,大氣稀薄,對于整個空氣系統的管理,性能有什么影響,也做了很多試驗。這些試驗zui后都通過了,都是按照不同的要求去做的。新能源車專項也有一些,比如說絕緣、振動、EMC和涉水,絕緣要求還是很高的,這個是整車耐久試驗,進行高速、爬坡還有顛簸的路段來做測試。這是海南的高溫、高原還有在黑河整車試驗的一些圖片。我們高原去了兩次,一次是在云南,一次是在格爾木高原,跟著車隊跑,還是蠻費錢的。

       簡單介紹一下我們的技術。剛才章老師也講,國外國內的一些技術的差距,我們也看了一下,拿電堆核心的東西來說,DOE畫了一條線,2020目標就是2.5KW每升。當時其實zui開始2000年以前,有很多燃料電池專業的公司,通用搞得是zui早的,巴拉德也是從事專業燃料電池研究的。里面一個核心的部件是雙級板,當時都是拿碳板去做的,比較厚,體積比較大。另外一個是低壓的系統,到zui后,就不沿著這個去了。我們在汽車界,金屬板還是比較靠譜的,碳這個東西好像在化工界用得很多。這個技術的進步持續了十年才開始革命性地改變。上汽實際上從2010年開始,起步得比較晚,做了兩個類型,200B這個品牌純粹就是金屬板,經過五年,我們的進步速度比較快,雖然起步比較晚;后面要做大功率的必須走高壓金屬板加高功率密度的技術路線,實驗室的數據是小規模的,電堆再到系統,系統再到車是不一樣的。在車這個階段,也只有Toyota、豐田達到了2.5以上,通用也已經達到了,不知道現在通用用的是自己的還是跟其他企業合作的。巴拉德新推出的功率密度也可以達到很高水平,300型大功率燃料電池動力系統目標就是2020年實現小批量生產。

       后面就是簡單講一下我們對這個行業的認知?,F在這種狀態,因為這個行業zui近也有很多消息出來,不同的地方有公布產能,達到了幾千甚至上萬。這會造成一種產業商業化了的印象。產能的公布只是一個環節,不能說這個行業就產業化了。解決了這個問題的同時,其實加氫確實是很大的困惑,我們的車做出來,其實性能也蠻好,加上國家的補貼把量提高。商用車還是好解決,但是乘用車沒辦法解決。建議還是在加氫站的合理布局,充分發揮輻射的能力。加氫站一個是貴,再一個是嚴格的法規限制了它的擴展。zui近有一個好消息,看到佛山那邊,中石油有機會在加油站方面提供加氫的服務,這確實是一個很大的突破,一個是土地的問題,一個是法規的問題,如果這兩個實現,就很容易實現加氫和加油了。另外一個法規,其實有兩個問題,就是氫瓶年檢和氫系統安裝監檢工作。再一個,日本本身就是一個所有能源都要進口的國家,我進口氫氣也好,進口石油也好,都一樣,何不進口一個干凈一點的。他們要三步走,*步,進口,從哪里進口,從澳大利亞進。氫本身如果是液瓶,它的能量密度很高,是汽油的四倍?,F在講的是氣態,容器都造好了,進到國內以后,只有到車這一部分,因為車的儲能還是屬于氣態的,中國是不允許的。因為中國好像只有航天允許液態氫運輸,民用是不行的,這都是未來要解決的。

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