【燃料电池产业论坛】蔡俊：燃料电池汽车在中大型商用车领域极具优势

我今天演讲的主题是燃料电池的商业应用和产品开发，我想分享我之前在上汽集团（600104，股吧）开发燃料电池系统和燃料电池汽车的经验，以及我们对燃料电池商业应用前景的分析。在第一部分中，我们想从氢能的角度对燃料电池进行全场景分析，以了解未来哪些汽车市场的燃料电池更有可能实现突破。二是对上汽集团的简要介绍，包括我们在燃料电池领域多年的经验和收获，以及对行业的一些建议。就在今天上午，余教授还提到，如果你从氢能的角度更广泛地思考燃料电池，就可以立即理解燃料电池的问题。事实上，正如国际氢能委员会预测的那样，作为一种清洁的二次能源，到2050年，氢能将占世界能源需求的18%。这18%是什么概念？它代表着全球减少了60亿吨二氧化碳和22.5万亿美元的巨大市场。与此同时，与氢气相关的产业链将创造3000多万个就业机会。事实上，我在美国经历了几次燃料电池的起伏，美国最近重新审视了其清洁能源战略。事实上，美国去年提出了能源部，能源部提出了H2@Scale该方案表明，氢能是一种清洁能源载体，可以连接应用端、一次能源端和应用下端。这种清洁能源载体实际上被用于除整车以外的许多领域。在2016年和2017年中国燃料电池市场开始再次升温后，今年1-7月的产销实际上超过了1000辆，产量达到1176辆，销量达到1106辆。该数据显示，与2018年同期相比，现场增长显著，迄今为止累计运营车辆超过4000辆。事实上，根据国家计划，到明年，燃料电池的累计运行量将超过5000台，到2025年将达到5万台，到2030年将达到100万台。然而，这提出了一个问题：从小型乘用车到大型重型卡车，哪些车型更适合燃料电池应用？我们还进行了相对定量的经济分析。首先，毫无疑问，运输领域是燃料电池的主要能源输出端。以兆瓦的运输量计算，燃料电池在整个汽车运输领域占很大比例。右下角的数字实际上是国际清洁能源委员会的预测，即到2050年，氢能在0-5000公里行驶范围内的各种交通工具的各个部门的渗透率将提高。颜色越深，氢能量的穿透率就越深。你实际上可以看到，到2050年，燃料电池在船舶和飞机领域的应用可能不会特别大。然而，在整个汽车行业，当汽车达到一定尺寸时，尤其是中型和大型汽车，燃料电池的比例非常高，大型汽车的比例达到50%以上。我们对整个燃料电池系统从销售到整个产品周期进行了一些分析。我们使用一种称为TCO的方法来分析燃料电池系统的整个生命周期成本。事实上，就其直接货币成本而言，燃料电池汽车有购买成本，购买后有使用成本，即定期加氢的成本和维护成本。燃料电池的某些部件需要在一定的时间内更换，而燃料电池的剩余残值加上政府补贴的成本就是燃料电池的总体TCO。然而，除了TCO之外，还有其他因素推动着燃料电池的发展。例如，政策因素除了补贴外，还包括特定的车牌许可、特定地区的倾斜路权以及特定场景的需求。众所周知，纯电动汽车在长城以北的中国可能很少见，因为电池在低温环境中可能会经历显著的性能和寿命退化。然而，燃料电池实际上在零度以下的环境中具有优势。因此，有一些特定的使用场景需要长期持续运行，即使电动汽车能够满足其要求……

然而，由于其充电时间长，其使用特性无法满足这些需要长期连续运行的车辆的场景要求。最后一个是氢资源。作为一种工业副产品，氢气可以在氢气副产品丰富的地区提供非常低成本的能源供应。同时，从整车的角度，我们还比较了燃料电池汽车、纯电动汽车和传统内燃机在动力形式上的差异。传统内燃机车的整个动力总成由发动机、变速箱和油箱组成。电动汽车在中低里程领域仍然占据主导地位，因为电动汽车本身在车辆复杂性方面具有相对简单的优势，因为动力电池汽车的主要驱动源是动力电池系统，这可能需要电动驱动系统和电子控制系统。然而，从整体系统架构的角度来看，燃料电池汽车本质上相对复杂，因为它们需要燃料电池系统和燃料电池储氢系统。同时，从启动和停止的角度，从能量回收的角度来看，它们还需要更小的动力电池，以及与电动汽车相关的电动汽车所需的电驱动系统和电子控制系统，因此其固有的产品复杂性导致购车成本比电动汽车略高。从政策补贴的角度来看，未来燃料电池汽车仍将有补贴，但电动汽车可能在明年彻底结束颓势。经过这些定量计算，基于某些假设，我们以万元为单位进行计算。绿色的是燃料电池，蓝色的是纯电动的，灰色的是传统的内燃机车。我们得出的结论是，乘用车、轻型乘用车和轻型卡车的总TCO成本基于2022年的补贴政策。事实上，它没有优势，但它仍将比其他两种类型的车辆具有更高的TCO。在中型和重型卡车领域，所讨论的总体TCO使用成本已经可以在2022年达到最高水平。在42吨重型卡车领域，它将高于其他两款。主要原因是42吨可能需要两个燃料电池系统，因为一个功率为100千瓦的大功率燃料电池系统可能不足以驱动整个42吨车型。因此，它需要两个或三个燃料电池系统，因此其总体TCO也相对较高。这是购买汽车的额外成本，近年来燃料电池在小型汽车行业与其他行业相比并没有优势。然而，在中重型卡车行业，基于一定的补贴政策，燃料电池汽车也具有显著优势。这是我们认为氢的价格可以使燃料电池具有总体TCO优势的范围。事实上，我们的分析表明，氢气的价格有望降至每公斤35元。基于此，重型卡车可能已经处于利润区，这意味着与其他车型相比，右侧的重型卡车和中型卡车具有总体拥有成本优势。35元是什么概念？由于加氢站数量有限，大多数地方的加氢成本约为每公斤60-70元，这意味着我们的用氢成本需要降低一半以上。我们在特定燃料电池领域的燃料电池模型的整个生命周期成本方面具有一定的优势，即使在补贴降级的情况下也是如此。我们认为，2025年可能无法获得燃料电池补贴。即使没有补贴，基于一定的氢气价格，我们在大型乘用车重型燃料电池的整个产品生命周期成本方面也具有显著优势。我想再次简要介绍一下我们在捷氢科技方面的情况。一些观众可能对Jethydrogen技术很熟悉。去年，捷氢科技从整个上汽集团中分离出来，成为一家专注于燃料电池系统和储氢系统以及提供燃料电池汽车工程服务的公司。然而，我们承载着上汽集团过去18年在燃料电池领域的经验。事实上，上汽最早的燃料电池生产是与通用汽车联合开发的一种名为凤凰1号的燃料电池原型。事实上，那辆车是为了证明燃料电池技术仍然可以驱动汽车。在2008年北京奥运会和2010年世博会期间，上汽集团还利用这两次大会的机会，在2010年推出了174辆燃料电池汽车。2011年，上汽集团……

参加了比本杜姆挑战赛，该挑战赛在上汽集团总分中排名第一。2014年，我们推出了基于荣威750汽车平台开发的荣威750燃料电池轿车。当时，从目前的角度来看，技术参数仍然相对较低，因为续航里程只有310公里，而且整辆车还使用了III型35兆帕的储氢系统。2016年，在国家创新工程的帮助下，我们完成了荣威950燃料电池汽车的开发，这是中国第一款宣布、许可和销售的燃料电池轿车。在积累了之前的技术后，这款轿车的续航里程达到了430公里，并使用了III型70兆帕的储氢系统。它配备了由鑫源公司开发的P240燃料电池组。2017年，我们的轻型客运服务开始在全国多个地区运营，其中一个地区是辽宁新宾。新宾冬季的平均气温为零下10摄氏度，这支由40多辆车组成的车队在新宾运营，从运营角度来看也相当不错。所以在2018年，有了捷氢公司，我们陆续发布了该公司的标志、燃料电池系统产品，并通过联合国开发计划署的项目，建造了一辆燃料电池巴士。这辆公交车位于上海安亭镇，每天运营，单程7公里。最后，在今年4月的上海车展上，我们推出了大同G20燃料电池系统，该系统配备了我们新的390燃料电池系统。它的额定功率可以达到92千瓦的净输出，在所有技术参数上完全可以与丰田燃料电池汽车系统相媲美。多年来，我们一直在开发燃料电池，并获得了很多见解。从技术角度来看，我认为我们可以与大家分享以下几点。从燃料电池的核心部件到电池组的核心部件，我们一直坚持自主开发。我们在核心关键技术方面拥有自主知识产权，迄今已获得约350项专利。同时，我们积极参与国家氢能行业标准的制定。现在整个燃料电池行业发展的障碍之一是，有许多法规和标准实际上并不健全。第三，我们一直坚持既推广商用车，又推广乘用车的原则。尽管未来几年燃料电池将用于商用车，但我们一直使用乘用车的概念和乘用车的制造标准来制造商用车。我们一直相信，五到十年后，燃料电池仍有机会用于乘用车。因此，我们努力通过开发乘用车并将我们在乘用车方面的经验应用于商用车应用来克服这些挑战。我们还有一个非常完整的开发系统。所谓“三高”实验是指高寒高原的高温。我们每年都会去黑河校准高冷。高温在海南校准，而高海拔在青海或云南校准。我们还通过了大量关于氢气安全、电气安全和整车碰撞的测试。目前，大通在新宾的最大运营里程超过5万公里，荣威950的单次运营里程也超过5万英里，而且这个数字每天都在增加。我们专门研究三个乘积，其中我们使用数字2和3来表示乘积的代数。2表示200系列，3表示300系列，下面的数字表示它的一个功率输出。我们的上一代产品在FCB80和荣威950上配备了240燃料电池系统，输出功率约为40千瓦。其低温启动能力为-25摄氏度，效率为51%。最近，我们开发了一种260燃料电池系统，以满足国内一些汽车客户对燃料电池汽车的快速需求。我们还开发了一种额定功率为66千瓦的燃料电池系统，它能够在零下30度下启动。我们拥有最新的完全可比的丰田燃料电池系统，峰值功率为92千瓦，最高效率为60%，能够在没有任何外部热源的情况下在零下30摄氏度下自启动。因此，根据整个电池组的总功率和电池组的功率密度，我们正在使用一种无空气加湿技术路线，该路线可以实现零下30摄氏度的启动。从这些参数来看，我们已经有实力与国际一流的汽车公司对标……

阿尼斯。在这里，我们将更深入地研究P390产品及其各种技术性能。在性能方面，它既具有低温适应性，又具有高原环境适应性。我们使用的核心部件是高流量和高压力比、高速空气压缩机、循环泵和大功率DCDC部件设计。我们使用阳极加湿，并使用氢气循环泵进行加湿，而不使用空气加湿的技术路线。从机械计算的角度来看，我们也参考了丰田的机械角度，但我们相信未来整个燃料电池系统将是一个高度集成的先进系统。因此，我们仍然坚持集成前舱布局的燃料电池集成解决方案。该系统可对各种车型具有一定的修改和适应性，主要安装在大同G20乘用车上。G20的前舱相对较窄，但相当深，所以我们的系统目前采用这种设计。如果是另一种车辆，我们也可以通过改变核心部件的位置，甚至改变电池组放置的级别或值来适应不同的车辆平台。从安全角度来看，除了氢气安全外，还有防止氢气浓度泄漏的措施，以及用于振动和冲击保护的高压安全和软件功能安全措施。这些都反映在这个系统中。从整个控制算法开发的角度来看，该系统使用智能能源管理算法。从燃料电池大负荷变化、不同状态之间的切换和诊断的角度来看，也知道燃料电池目前具有特别大的连续负荷增加和减少，这可能经常导致局部空气短缺。我们可以通过先进的控制算法，在很大程度上补偿连续装卸对燃料电池堆造成的损坏，并对部件进行诊断。同时，从电气的角度，从绝缘的角度，以及从防止整车电磁干扰的角度来看，都符合最新的技术标准。这个260系统的额定功率相对较低，为66千瓦。它的特点是关键部件都是中国制造，这实际上是至关重要的，因为除了技术之外，燃料电池现在面临的另一个挑战是降低成本。

降低成本的一个核心是用高质量的国产零部件取代一些进口零部件。该产品具有非常高的部件国产化率，并且还具有智能能源管理系统。从机电一体化的角度来看，该产品具有很大的兼容性，可以实现与物流车辆平台的兼容性。安全性的角度实际上和刚才的390系统是一样的，它也为整车的安全性设定了相当高的标准。到目前为止，我们刚刚提到，这三款车型是我们已经在实车上发布、销售和运营的三款产品。一款是荣威950FCV，它使用70兆帕的三型氢气瓶，续航里程为500公里。还有一辆燃料电池公交车，它的续航里程为560公里。这三辆车的运营里程和总运营里程已经积累到了相当大的数量，并且每天都在不断增加。这五款车型将于今年或明年推出，并已发布和销售。左边是大同G20的乘用车，这是一款多用途汽车，在4月份的上海车展上向公众发布。第二辆是物流车，第三辆是重型卡车，第四辆是轻型乘客，第五辆是重型货车。我们已经配备了P390燃料电池系统，该系统正处于车辆开发的中后期阶段。我们已经对样车进行了各种测试，明年将在市场上与大家见面。大同G20车型采用P390燃料电池系统，在整体技术参数方面，我们还比较了当前的现代车型、丰田的Mirai、本田的Clarity和荣威950轿车。就整车的技术参数而言，它不输于世界领先的汽车参数。我们也非常自豪，对明年这款车的真正量产抱有非常高的期望。最后，让我们谈谈我们通过多年的积累对行业的建议。目前，专家们对应用哪种车型有着相对一致的看法。我们还通过计算得出结论，燃料电池技术需要利用其在客户体验方面的优势……

nce、长距离重量种植和运输。因此，未来它肯定会专注于商用车的中型和重型卡车，以及长途运输巴士。同时，我们还需要用实实在在的示范和量产操作，为乘用车的技术研发做储备。由于中国汽车市场的销售和所有权，运营商和商用车的比例约为4:1。我们相信，未来运载工具中也将有燃料电池的机会。其次，我们非常致力于燃料电池技术的应用，必须自主研发。有些核心技术是花钱买不到的，即使花钱买也不一定可持续。我们所有的技术都是以研发为基础的。同时，核心零部件的产业链必须打造健全、自主可控的核心零部件产业链。第三，我们认为氢应该像柴油和天然气一样被视为一种能源，并且应该有一个全国统一的管理部门。尽管氢气有一些缺点，但通过合理的管理，它也是非常安全的。同时，在加氢站的建设、运营和审批方面，我们建议有关部门推广加氢站，加快加氢站审批，加快加氢气站建设。整个行业目前在政策、法规和标准的规范体系方面相对不成熟。例如，关于储氢气瓶，国家尚未完全放松IV型氢气瓶的开发和应用。许多汽车已经完成了技术储备，但IV型氢气瓶尚未安装。这也会对车辆的存储里程等各种技术参数产生影响。还有质子交换膜、催化剂等核心原材料的研发，也需要相应的技术标准和法规。以上是我今天的报告。谢谢大家。

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