2016年12月19日,國務院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,提出要系統(tǒng)推進燃料電池汽車研發(fā)與產業(yè)化,到2020年,實現(xiàn)燃料電池汽車批量生產和規(guī);痉稇谩H涨,本刊采訪了中國工程院院士、國家863《電動汽車重大專項》專家組成員和燃料電池發(fā)動機責任專家衣寶廉,請他分析作為真正零排放的
清潔能源,氫燃料電池在未來能源版圖上,應占據(jù)什么地位。在交通和儲能領域,業(yè)界應當如何搶抓機會實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展,搶占戰(zhàn)略制高點。
《能源評論》:未來的能源結構將呈現(xiàn)清潔多元的特征。在汽車動力領域,氫燃料電池被視為最清潔的技術,您如何評價其應用和前景?
衣寶廉:現(xiàn)代社會需要兩種能源系統(tǒng),一種是固定能源,比如現(xiàn)代電網(wǎng),另一種是移動能源,如交通領域的汽柴油、天然氣、
LNG以及燃料電池等。燃料電池在代替油氣提供移動動力源(600405,股吧)方面,大有作為。原因是,其在擁有高比能量的同時,對環(huán)境非常友好,反應后的產物僅僅是水,所以盡管門檻高難度大,人們對燃料電池的預期也很高。據(jù)日經
BP綠色技術研究所預測,以氫氣為能源基礎的全球市場規(guī)模2020年將達到1000億美元,2030年接近4000億美元,2050年接近16000億美元。
在應用方面,除航天、消費電子,最主要的標志性應用就是氫燃料電池汽車,而且因行駛里程長、加氫速度快以及駕乘舒適性、操控習慣和燃油車完全一樣,在未來
新能源汽車產業(yè)競爭中具有很大的優(yōu)勢。
《能源評論》:既然氫燃料電池汽車優(yōu)勢這么突出,能在交通領域一統(tǒng)江湖嗎?
衣寶廉:這需要統(tǒng)籌考慮燃油車、純
電動車的發(fā)展才能下結論。
搭載鋰電池的純電動汽車的主要問題是,因續(xù)航不足引發(fā)里程焦慮癥。鋰電池的能量密度要從每千克160瓦時提升到300甚至500瓦時,是基礎材料的系統(tǒng)工程,短時間突破非常困難。而氫燃料電池汽車面臨的問題是加氫站不普及、成本需繼續(xù)下降,這個是規(guī)模問題。以豐田“未來”售價為例,扣除政府補貼折合人民幣28萬元,只比純電動車貴一點,已經看到了商業(yè)化的曙光。
未來,氫燃料電池會在國民經濟中會起到一個“舉氫若重”的作用,至少它可以代替大部分燃油和一部分電池,汽車市場可能是三分天下、三國爭霸:氫燃料電池汽車跑長途,發(fā)揮大功率優(yōu)勢;市內近郊交通,用鋰離子電動汽車;搭載少量電池的混合動力燃油車,可能份額比較小,但也不會終結。
《能源評論》:在氫燃料電池應用的另一個重要領域,儲能行業(yè)是否也存在三分天下的格局?
衣寶廉:從大的分類來看,儲能技術路線可以分為三種:物理儲能、化學儲能、電磁儲能。在產業(yè)格局上,包括氫燃料電池在內的化學儲能,是整個儲能行業(yè)的重要組成部分,而且也是三種路線中市場化程度較高的領域。對氫燃料電池而言,目前尚處在研發(fā)和示范階段,未來隨著技術逐漸成熟,將在分布式電站等領域發(fā)揮應有作用。
《能源評論》:有業(yè)內人士對于電化學儲能的前景并不樂觀,認為其規(guī)模和經濟性不足,您如何評價?
衣寶廉:要全面來看,不能聽一面之詞,化學儲能是一個大型工業(yè)體系,從歐美經驗來看,化學儲能一定要發(fā)展,主要是與分布式太陽能電站配套使用,可以小到家庭,大到一棟大樓或者一個廠區(qū),以提供晚間備用能量為主。所以化學儲能的優(yōu)勢在于其不受地域限制、靈活方便,其他物理儲能技術,不管是飛輪儲能、壓縮空氣儲能、還是抽水蓄能,都不可能因地制宜做到小而精、小而美。
實現(xiàn)盈利還需5年
《能源評論》:再回到交通領域,有機構認為,因鋰電池的技術在逐漸提升,如果氫燃料電池技術無法在20~25年擺脫試水階段,將可能永遠無法成為主流。您如何判斷目前氫燃料電池汽車所處的市場階段?
衣寶廉:目前國外主流車企如豐田、本田、奔馳、通用、福特、寶馬等雖然不斷推出新車型,但氫燃料電池汽車仍處于市場導入期的臨界點,尚未進入S型曲線的上升期,實現(xiàn)盈利估計還需要5年左右,上升時點要到2020~2025年,大幅度提高要在2025~2030年。
即使是推出“未來”的豐田,也在觀望,因為目前的氫燃料電池汽車用戶,遇到的焦慮比純電動汽車還要多。原因就在于加氫站建設成本較高,要大規(guī)模鋪開不是小事情,所以我們要結合中國的特點考慮發(fā)展路徑問題。
《能源評論》:您認為,比較適宜我國的推廣路徑是什么?
衣寶廉:總體普及推廣思路是循序漸進、以大代小。中國的突破路徑應首選公交大巴車,其次是輕軌,因為作為公共交通站點,只需在起點和終點各布置一個加氫站,就可以比較少的加氫站先穩(wěn)定運行起來,達到四兩撥千斤的效果。
燃料電池轎車,也不能全面布開,可以在特定區(qū),比如北京或者上海選取一個區(qū),進行實驗;A設施方面,可以考慮在
加油站旁邊建加氫站,將來隨著加油站逐漸減少,加氫站擴大,最后加油站轉變成加氫站。
《能源評論》:《中國制造2025》提出,到2020年要生產1000輛左右的燃料電池汽車,并進行示范運行,其實現(xiàn)路徑也是大巴突破?
衣寶廉:國內目前用于示范的氫燃料電池汽車已達200余輛,基本都是大巴,累計運行里程十余萬公里!吨袊圃2025》提出來的1000輛進行示范,也主要是大巴車。原因就在于,大巴對加氫站的依賴較低,1000輛車只需幾十個加氫站,而且不集中在一個城市,投資資金也有保證。
產業(yè)做大三種精神
《能源評論》:在產業(yè)化方面,國外有哪些經驗值得我們學習?有哪些需要政策層面支持?
衣寶廉:國外的體制一般是大企業(yè)大投入,一個從事氫燃料電池汽車開發(fā)的公司,至少要有10臺發(fā)動機同時在運行測試。
反觀國內的情況,幾家科研機構都是僅有一套實驗裝置,還無法實現(xiàn)24小時運行。由于氫燃料電池汽車在短期內不賺錢,無論是私企還是國企都不想在關鍵技術上投資建廠。未來應堅持研發(fā)與產業(yè)化同步推進,一是國家要動員私營企業(yè)或國有企業(yè)在關鍵材料領域投資建設生產線,實現(xiàn)原材料自給自足,讓成本能大幅度下降。二是要盡快進行可靠性和耐久性實驗,把產品壽命提升到國際水平。
《能源評論》:日本豐田公司聲稱公開相關專利之后,又表示可出售燃料電池汽車的關鍵零部件;此前,美國特斯拉公司也宣布公開專利。您認為,他們采取這一策略對國內相關企業(yè)有何意義?
衣寶廉:不管是特斯拉還是豐田,公開專利肯定是好事,反映出領先企業(yè)希望其技術和產品在世界上能夠普及的心態(tài),體現(xiàn)了企業(yè)家的全球視野和境界,我們大力歡迎。此舉確實對產業(yè)起到了促進作用,對國內企業(yè)而言,一是搞清楚方向,知道了要“向東走還是向西走”。二是能躲過路上的“坑坑洼洼”。但專有技術還要靠自己去解決,對有經驗的企業(yè),判斷起來就比較容易,進展很會快,不會走更多彎路。
這也體現(xiàn)了工程和理論的差別,F(xiàn)在中央提出理論、工程和工匠精神,三者要有機結合,理論和工匠是兩個極端,工程介于二者之間,工程既要有理論指導,也要有工匠基礎,對工程技術國外企業(yè)是不會告訴你的,也是學不來的,得靠自己去摸索,能不能做成,取決于工匠精神的高低,與工業(yè)基礎、行業(yè)積累關系密切。