宇通客車李飛強：燃料電池驅動未來 氫能改變能源格局
圖為國家電動客車電控與安全工程技術研究中心副主任李飛強發表主題演講
在中國電動汽車百人會論壇（2018）的“燃料電池產業化路徑與政策環境”主題論壇上，宇通客車集團股份有限公司、國家電動客車電控與安全工程技術研究中心副主任李飛強發表主題演講。
以下為演講實錄：
李飛強：各位專家，我是來自宇通客車集團股份有限公司的李飛強，下面向大家匯報四個部分：
宇通燃料電池客車的發展現狀。最新的國際氫能委員會已經發布了氫能利用的重要方式，指明了清能是社會發展的重要方向，2050年氫能將占整個能源的18%，二氧化碳排放減排方面僅占到20%。能源技術的發展方向是高效、清潔，發展過程是脫碳加氫，所以氫能源是燃料技術的重要發展方向。汽車技術的發展趨勢是從化石燃料到新能源汽車促進節能減排，具體就是內燃機油電混合動力到純電動再到燃料電池汽車。
宇通在新能源方面也做了很多工作，截止到2017年12月底已在國內320多個城市累計推廣85977輛新能源客車，其中2017年宇通新能源客車銷量是24865輛，行業內的份額繼續擴大。
宇通于2009年開始了燃料電池客車的開發，2012年組建了燃料電池客車專職研發團隊，經過多年的努力突破了多項核心技術，完成了三代燃料電池客車的開發，取得了資質認證、公告和安裝資質。
宇通已經開發了三代燃料電池客車，正在開發第四代燃料電池客車，突破了整車、集成、控制等關鍵技術，提高了系統的使用壽命和環境適應性，延長了續駛里程。關鍵技術主要包括動力系統匹配技術、氫電結構偶合安全技術以及整車節能控制技術。
我們開發完成的8米和12米燃料電池客車產品進行了完整的燃料電池客車示范驗證，驗證了實車道路環境下的動力性、經濟性和可靠性。2016年12月到現在，累計運行里程超過35000公里，燃料電池基本無衰減，保證了燃料電池客車的示范運行。
大家都知道，氫燃料電池客車在整個產業鏈，特別是價值鏈來分析是有很多挑戰的，主要包括以下七個方面：電堆成本高、車載氫系統成本高、燃料系統成本高，同時導致了整車成本非常高，氫能方面就是氫氣的使用成本也很高，加氫站和運營的成本也很高，這些成本大家都感覺到有很大的困難，到底能不能解決是我們要重點和大家分享的一些觀點。
整車成本方面，我們重點分析的數據來源于國家節能與新能源汽車技術路線圖以及我們與產業鏈的相關合作伙伴的調研，隨著整車關鍵零部件的國產化和規模化，整車的成本會降低到60萬元，就是和現在傳統車的成本相當，所以我們是有信心的，從整車的角度來看，燃料電池系統的成本、車載氫的成本都會大幅度降低，最后會降低到和傳統車的成本相當。
這里最重要的就是燃料電池系統，隨著燃料電池的輔助系統的批量制造，實現關鍵零部件包括空壓機、增濕器的批量化，燃料電池系統的成本可以大幅度下降。節能新能源汽車技術路線圖里面規劃2020年是5000元/千瓦的成本，到2030年可以達到600元/千瓦。電堆成本主要包括催化劑、膜和雙極板的成本，隨著關鍵材料國產化和電堆體積功率的提升，電堆成本可以大幅度提升，2020年的1000元/千瓦降低到2030年的150元/千瓦。
車載氫系統也是通過高度集成化和模塊化設計，還有關鍵部件的規模化和國產化生產，到2030年車載氫系統的成本可以從3000元/公斤降低到2030年1800元/公斤，如果儲存的氫氣是1公斤的話，整個車載氫系統的成本是1800元/公斤。
氫氣的成本也會大幅度下降。目前最低是40元/公斤，隨著大批量規模化運氫，到2020年可以降低到20元/公斤左右，最終可以降低到2030年的9元/公斤以下，上午院士也講到煤制氫可以達到10元/公斤以下的成本。加氫站的成本也非常高，并且最重要的就是關鍵零部件，比如氫氣壓縮機和加氫機，這些大部分是通過進口的，隨著批量化和國產化可以大幅度降低加氫站的成本。現在一般2噸以上的加氫站成本可以在1000萬元以上，2030年可以降到350萬元。
以上我們分析了整車的運營成本，這是三類公交車的對比，插電式混合動力、純電動和燃料電池車的運營成本，現在來看插電式混合動力的百公里油耗是15升，電耗是66度電/百公里，氫耗是7.5公斤/百公里。隨著氫耗、油耗和電耗的降低成本都會降低，但是降低幅度最快的是燃料電池的運營成本。最終燃料電池的運營成本是可以降低到0.5元/公里，其實這也是很多人有疑問的，未來如果燃料電池車大批量推廣應用，它的運營成本到底能不能降到比現在純電動的運營成本還低？經過我們和氫氣的供應商整個產業鏈的調研是可以達到這個成本的，時間其實是可以隨著技術的加快提前的，我們預估到2030年比節能與新能源汽車技術路線圖里面的規劃低，最終隨著氫耗和氫氣成本的降低，氫氣燃料客車的運營成本肯定可以降到比純電動還低。
按照國家新能源汽車技術路線圖的規劃以及國家對產業鏈的調研，隨著關鍵材料和關鍵零部件的國產化和規模化，2030年整車成本可以大幅度降低，整車可以降到60萬元，運營成本可以降到0.5元/公里，加氫站可以降低到330萬元，氫氣成本可以降到9元/公斤，這個時候整個氫能燃料電池產業就會起來，燃料電池汽車就會實現大規模的推廣應用。
綜合以上分析，燃料電池主要是五個方面：整車、燃料電池系統、車載氫系統、氫能以及加氫站的主要工作。燃料電池整車肯定是經濟性會逐步提升，續駛里程會大幅度提升。氫耗現在還有很大的優化空間，包括整個整車純電動系統平臺的電耗降低以及燃料電池系統效率的提高，這些都會降低整車氫耗，續駛里程也會大幅度提高，甚至可以達到1000公里以上，低溫冷啟動也會達到-30℃甚至-40℃。
我們對比了整個燃料電池動力系統，說的就是電電混合系統，主要包括圖里灰色的部分，就是氫系統、燃料電池系統加上一部分的動力電池，這部分是和純電動的動力電池功能完全一樣的。隨著燃料電池效率和功率密度的增大，車載氫系統儲氫密度的增加，燃料電池動力系統的能量密度將遠大于純電動的電池能量密度。隨著關鍵零部件的國產化和規模化，電電混合系統的成本也會遠低于純電動的成本。
昨天也有講到純電池的能量密度正在提升，250瓦時/公斤到300瓦時/公斤，但是電力系統的能量密度完全不在一個水平級上。燃料電池的能量密度現在是205瓦時/公斤，主要是用燃料電池的系統功率比較小，動力電池比較多，所以導致重量比較重。未來隨著燃料電池功率增加動力電池功率減少，我們會大幅度提升電電混合系統的能量密度，可以從472瓦時/公斤到1400瓦時/公斤，甚至接近2000瓦時/公斤。豐田的能量密度基本上就在這個位置，提升也是非常容易的，動力電池提高到300瓦時/公斤非常困難。
現在燃料電池電電混合系統就是四個部件，合起來的成本與存儲能量加上動力電池的能量除以整體的成本來看，2018年這個成本肯定還是相對比較高的，就是每瓦時基本上是4-5元左右。隨著關鍵零部件的國產化、系統的規模化，燃料電池電電混合系統的成本也會大幅度下降，最終燃料電池系統可以降低到0.15元/瓦時，但是動力電池的成本也在大幅度下降，最終可能從0.1元/瓦時降到0.6元/瓦時，燃料電池系統的成本降低肯定可以達到這個程度。
燃料電池系統的壽命將持續延長，額定功率和效率將持續提高。上午講到壽命會大幅度提升，滿足整車八年使用壽命的要求，也會逐步達到現在純電動客車出口到歐洲十五年壽命的要求，額定功率也會大幅度增加，最終燃料電池系統的額定功率應該是和現在柴油車的額定功率相當。功率的提高也會帶來燃料電池效率的提高，達到60%的效率。
車載氫系統的儲氫密度和儲氫壓力，可靠性也會逐步提高。儲氫密度現在國內在3%左右，未來我們是用高壓儲氫。還有剛才講到的液氫可以把儲氫密度大幅度提升，提升達到7%以上。儲氫壓力是從35MPa向70MPa邁進。
我國氫氣資源是非常豐富的，上午干勇院士也講到可以因地制宜。2016年中國氫氣產量是1850萬噸，煤制氫占到60%，副產氫占到近20%，其實這些副產氫可以滿足40萬輛燃料電池公交的需要。氫氣的來源是非常多樣的，可以因地制宜選擇合適的氫氣來源，也可以根據運輸量選擇管道運輸和高壓運輸等不同的運輸方式。
全球加氫站建設正在提速，加氫站和加油站合建的方式已經出現。目前世界上有289個加氫站，很多專家都已經講到，相比2015年的54座增加了70%。目前我國的加氫站正在非常快速地建設，現在已經建成的有14座。按照國家節能與新能源汽車技術路線圖的規劃，隨著燃料電池車對氫氣需求量的增加，我國的加氫站數量會逐步增加，2020年的100座到2030年的1000座。
最后是對產業方面的幾個建議：
一、電堆方面。我們建議促進燃料電池電堆全產業鏈的發展，提高電堆壽命和降低成本。上午也有幾位專家講到電堆，重點是壽命的提升和降低電堆的成本。燃料電池系統方面也要抓關鍵領域、補短板環節，聯合國內外優秀的廠商生產燃料電池專用零部件，提高其可靠性降低成本。
二、氫氣方面，我們聯合氫能產業鏈相關企業，共同推進氫能產業鏈不斷發展，降低氫氣生產、存儲以及運輸的成本。
三、加氫站方面，三站合一，要在國內實施加氫站、加油站和加氣站的合建，解決城市用地難的問題和安全管理的問題。
我們的愿景是燃料電池驅動未來、氫能改變能源格局。謝謝大家！
（根據發言整理，未經本人審閱）
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