宇通客車李飛強：逐步推動燃料電池客車發展 成本、壽命、低溫啟動是挑戰
圖為國家電動客車電控與安全工程技術研究中心副主任、鄭州宇通客車股份有限公司新能源汽車技術總監李飛強作主題演講
11月16—17日，“2017’第二屆動力電池應用國際峰會暨第三屆中國電池行業智能制造研討會”在北京舉辦。本屆峰會由中國化學與物理電源行業協會和電池中國網共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯合主辦；中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會承辦，無錫先導智能裝備股份有限公司聯合承辦。參加此次峰會人數超600人。
燃料電池汽車市場分論壇于17日上午舉辦，該論壇以“現狀與未來：縱論車用燃料電池”為主題，由同濟大學汽車學院副教授馬天才主持。國家電動客車電控與安全工程技術研究中心副主任、鄭州宇通客車股份有限公司博士高級工程師李飛強，介紹了宇通客車的燃料電池發展現狀及未來規劃。演講實錄如下：
很高興跟大家分享宇通在燃料電池客車方面的研發工作。我的匯報主要是四個方面：
第一，氫燃料電池車發展現狀。
首先分享一下汽車動力系統的發展趨勢。從化石燃料到氫氣是新能源汽車脫碳加氫的過程，具體就是從燃油車到燃料電池車的過程，對于商用車，一開始我們用的主要是柴油動力的汽車，這里面百分之百的功率來自于柴油。我們一開始增加了一部分電池，或者增加了一部分超級電容，成為弱混的車。我們2009年最早研發的混合動力車，主要為弱混的、用超級電容的混合動力車，這樣的車節油率也達到了30%以上，給用戶節省了燃油，也提供很多便利優勢，從原來手動擋升級為自動檔的車。
后來，通過增加更多的電池變成中混的車，到后來變成深混的，包括插電式混合動力、增程式的混合動力的系統，現在我們推廣最多的就是純電動客車。從2015年到現在看到的趨勢是，出現增程式的燃料電池車，就是在純電動基礎上減少一部分動力電池，增加少部分的燃料電池。前期大家看到的比較多的，用30千瓦的燃料電池，30千瓦燃料電池系統的來源是，其實這里邊是經過匹配驗證過的，因為30千瓦基本上一天運行下來，按照最大功率發電，公交車一天的行駛時間一般在10小時~12小時，如果30千瓦發10個小時就是300多度電，是可以滿足公交客車一天的能量需求的。我們現在正在開發的是60千瓦的燃料電池系統，就是能量型的，可以進一步優化燃料電池的工作點，提高燃料電池的效率，并且延長燃料電池的壽命。再往后就是用功率型的，這次十三五的項目里邊，有80千瓦以上的燃料電池系統的要求，這樣整車的功率大部分來源于燃料電池，動力電池主要用做制動能量回收以及啟動階段功率的來源，所以整體汽車動力系統的發展趨勢應該是這樣一個發展過程。
在國外乘用車領域，豐田、本田、現代已經推出量產車，不多介紹了。商用車領域，豐田也推出了燃料電池客車，奔馳也推出了Citaro燃料電池客車，同時，AC Transit在美國加州示范運行時間已非常長，最長已超過2.5萬小時的壽命。國內我們開發了第三代燃料電池客車，在鄭州我們也進行了實際道路的測試，上汽大通FCV80很快也要推向市場。
叉車、有軌電車等領域也進行了燃料電池車的商業化，特別是美國的普拉格推廣的燃料電池叉車，實現了商業化運行，他們是在國際燃料電池領域實現盈利的企業。
燃料電池發展的現狀和挑戰重點有幾個方面：一個是成本，一個是壽命，一個是低溫啟動。成本和壽命應該是現在最關鍵的兩個方面，成本的降低，按照供應商階梯報價得到的結果。隨著燃料電池客車的發展，批量推廣數量的增加，燃料電池的成本會大幅度降低。同時壽命方面，要滿足整車壽命的需求，到2020年應該滿足8年的壽命需要，這樣燃料電池的壽命要達到2.8萬小時。現在歐洲對于客車的壽命要求是質保15年，換算完基本上燃料電池壽命達到5萬小時，這個壽命要求看似非常高，燃料電池系統電堆領域的企業感覺難以實現，但是去年在北京豐田提出來在商用車領域2025年他們的壽命也是5萬小時的壽命，這也不是遙不可及的目標。我們通過客車領域動力系統的優化，電堆的材料、系統關鍵零部件的開發，我們有希望能達到這個要求。其實，只有燃料電池的壽命達到這個要求，才能實現燃料電池在商用車領域產業化的推廣。
低溫啟動。通過最近幾年的發展，這個挑戰基本可以解決，在國外豐田已經實現零下37度的低溫啟動，上次在如皋的會議衣寶廉院士也提到新源動力和億華通也可以實現零下30度低溫啟動，現在零下20度國內已有解決方案，更低溫度也可以逐步解決。
第二部分，宇通燃料電池客車發展的歷程。首先介紹一下宇通客車，宇通客車在1997年上市，實現了快速發展，復合增長率達到26%。2016客車銷售7萬多輛，國際上銷量最大。我們通過自主車身技術到自主底盤技術到自主動力系統，完全自主掌握了新能源客車關鍵技術。
宇通在新能源方面，1999年開發了第一款純電動客車，2015年開發了第一款混合動力客車，2014年建設了國家電動客車電控與安全工程技術研究中心，一個國家級的研發平臺。2015年我們的節能與新能源客車推廣項目獲得了國家科技進步二等獎，這也是當年唯一獲獎的整車企業。到2017年9月，我們在全國290多個城市累計推廣節能與新能源汽車已經達到6萬7千多輛，2016年我們推廣了2萬6千多輛的新能源客車，國內市場占有率第一。
這是我們燃料電池方面的研發歷程，我們最早在2009年開發了第一代的燃料電池客車；到2012年我們組建了專職的燃料電池研發團隊，自主研發了電電混合動力系統；2014年通過了國內首個燃料電池客車資質認證；2015年我們取得了國內首款燃料電池客車的公告；2016年成功開發了第三代燃料電池客車；2017年我們也獲得了氫系統的安裝資質。
第三方面，匯報一下我們在燃料電池客車方面發展的規劃。首先是在燃料電池上面這幾個關鍵系統和部件的布局。第一個，燃料電池系統。相對于純電動的客車動力系統，我們在純電動動力系統平臺上增加了一個是燃料電池系統。另外一個核心的就是電堆，還有車載氫系統，這里邊我們重點還要建立燃料電池的測試和驗證的評價體系。
在燃料電池整車方面我們也進行了規劃。從燃料電池系統的功率逐步的增加，到最終要實現全功率型的燃料電池客車。同時，在成本方面也要逐步降低，到2030年要降低到300元/千瓦，按照這個成本核算，燃料電池發動機跟現在柴油機的成本相當。
我們重點做的是動力系統的匹配，要選用國際上最先進的燃料電池系統，匹配相應動力電池構成燃料電池的動力系統。在整車方面，我們重點要做的是安全技術，整車的氫電結構耦合安全，要匹配相應的氫氣的濃度傳感器、氫氣壓力的傳感器，來解決整車安全性的問題。
另外一個就是燃料電池系統開發。我們也做了相應的規劃，要跟我們的合作伙伴、供應商一起來開發燃料電池系統，提高燃料電池系統的壽命，同時要提高質量比功率、降低成本，提高低溫啟動的性能。
這里邊包括開發高集中度、長壽命的燃料電池系統，來實現我們的目標。在燃料電池電堆方面，也有相關的規劃，包括在壽命上、質量比功率以及低溫啟動的性能上。
第三個，車載氫系統。剛才韓總也講到車載氫系統要一步一步提高儲氫密度、降低成本。其實現在最重要的就是降低成本，它的成本可能跟燃料電池的成本相當。這一兩年還是有很快的下降，特別是燃料電池氫系統的氫瓶已經完全可以實現國產化，但是氫閥還是需要依賴進口，所以我們希望像韓總這樣的企業能夠突破氫閥的制造，能夠在國內實現氫閥的自主生產，我們就可以大幅度的降低車載氫系統的成本。
車載氫系統方面主要做的就是氫系統的集成，同時，氫閥類的要建立測試評價能力，提高整個車載氫系統的氫安全性。
這是氫安全方面重點做的，包括安全控制策略的安全研究、氫泄漏安全研究、碰撞防護安全研究，以及快速加氫技術，續駛里程要超過純電動客車的續駛里程。
這是我們在規劃的新工程中心的燃料電池實驗室的建設，這個大樓就是我們專門給燃料電池建立的一個大樓。實驗室的面積超過了1萬平方的面積，涉及燃料電池系統、電堆、零部件、材料的測試開發。有103間實驗室，完全可以支撐我們未來在燃料電池方面的測試評價。這是現在已經建成的100千瓦級的系統的燃料電池測試平臺。
第四部分，整車測試和示范運行。加氫站基礎設施方面，我們也建了中原地區首座加氫站，有35兆帕的加注能力，未來我們也會擴建加氫站，滿足示范項目的要求。
我們也對整車進行了測試，基于加氫站進行了8米車和12米車的測試。測試的結果，運行基本上超過了3.5萬公里的運行里程。12米車的氫耗在7.5公斤/百公里以下，運行期間系統的故障率還是比較低的，電堆的壽命也接近1千小時，超過900小時的壽命，在磨合期以后整個電堆的壽命比較穩定。
整車的示范。結合第三期的聯合國項目，促進中國燃料電池汽車商業化示范運行的項目，這個招投標已經完成了，這幾天正在簽合同。我們計劃在鄭州進行三輛車以上的示范運行，2018年、2019年應該達到百輛級示范運行的量，在鄭州進行燃料電池汽車的示范運行。
這是氫能的規劃。其實氫能最重要的就是氫氣的來源，我們也調研了鄭州周邊的氫氣來源，基本上有7.6億立方的富產氫，氫氣可以滿足接近于5千輛的12米公交車的示范運行，所以鄭州周邊的氫氣量是完全可以滿足燃料電池車示范運行量的，并且成本我們也都調研過，如果超過100輛的燃料電池車的示范運行，氫氣的成本是可以降低到每方基本上在兩三塊錢一標方，跟現在柴油車的運行成本比較接近。
這是我主要的匯報內容。謝謝！
?。ǜ鶕l言整理，已經本人審閱）
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