為有力推進(jìn)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，中國(guó)石化于2020年7月24日邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)氫能領(lǐng)域頂級(jí)院士、專家舉行“結(jié)構(gòu)氫產(chǎn)業(yè)，謀劃氫未來(lái)”氫能發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)。
本次研討會(huì)對(duì)氫能發(fā)展現(xiàn)有問(wèn)題把脈問(wèn)診，為氫能未來(lái)發(fā)展獻(xiàn)言獻(xiàn)智，將為推進(jìn)中國(guó)石化構(gòu)建“一基兩翼三新”發(fā)展格局、打造世界領(lǐng)先潔凈能源化工公司和促進(jìn)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)科學(xué)發(fā)展、健康發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展提供咨詢、把握方向。
中國(guó)科學(xué)院院士，清華大學(xué)歐陽(yáng)明高教授在會(huì)上做了主題演講。
演講實(shí)錄
各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家大家下午好！
上午大家基本從能源角度看車，我從汽車能源動(dòng)力革命角度看氫能燃料電池。兩個(gè)角度對(duì)比看，大家更好理解氫能戰(zhàn)略。我從系統(tǒng)綜合的角度來(lái)梳理，在各種各樣的車用動(dòng)力技術(shù)中比較中看氫是燃料電池，不能局限在氫能燃料電池本身看氫能燃料電池。車用動(dòng)力和一般能源技術(shù)不一樣，能源技術(shù)說(shuō)推什么就可以推什么。但是車用動(dòng)力系統(tǒng)是市場(chǎng)化、國(guó)際化、競(jìng)爭(zhēng)性的，不是說(shuō)你推一個(gè)客戶就買賬，汽車行業(yè)和能源行業(yè)有本質(zhì)的區(qū)別就是市場(chǎng)化，尤其在中國(guó)，目前中國(guó)汽車市場(chǎng)是國(guó)際化、市場(chǎng)化、競(jìng)爭(zhēng)性最激烈的市場(chǎng)，所以我們必須要考慮這個(gè)因素。所以我想從這個(gè)方面來(lái)看問(wèn)題。
我講三個(gè)問(wèn)題，第一，面向能源革命的新能源汽車發(fā)展愿景。第二，汽車能源動(dòng)力轉(zhuǎn)型的探索與實(shí)踐。第三，中國(guó)氫燃料電池汽車技術(shù)路線圖。
愿景從哪兒看？我們從三大革命看新能源汽車，包括動(dòng)力電氣化革命、能源低碳化革命和系統(tǒng)智能化革命。我先說(shuō)動(dòng)力電氣化革命，它是不限能源，也可以用化石能源，也可以用可再生能源，只是談動(dòng)力本身，從這個(gè)角度看有三種動(dòng)力，油-電混合動(dòng)力、純電動(dòng)動(dòng)力、氫能燃料電池動(dòng)力。三種動(dòng)力目前是工程科技前沿領(lǐng)域，去年工程院評(píng)審動(dòng)力電池、燃料電池、氫能可再生能源、電驅(qū)動(dòng)都是多次被提及。
中國(guó)氫能燃料電池的開(kāi)發(fā)也是從汽車開(kāi)始的，“十五”期間我們叫“三縱三橫”，燃料電池汽車是第一重點(diǎn)，因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候動(dòng)力電池還真的不行，大家對(duì)純電動(dòng)不看好，那時(shí)候是燃料電池汽車的第一次高潮。
“十五”萬(wàn)部長(zhǎng)是首席專家，“十一五”開(kāi)始到現(xiàn)在都是我在主持項(xiàng)目和規(guī)劃，“十一五”期間正好遇上國(guó)家中長(zhǎng)期科技規(guī)劃，我們提出了《節(jié)能與新能源汽車》戰(zhàn)略思路，燃料電池仍然是重點(diǎn)，并且氫能燃料電池首次被寫(xiě)入國(guó)家規(guī)劃——國(guó)家中長(zhǎng)期科技規(guī)劃。
“十二五”期間在國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的直接推動(dòng)下新能源汽車真正從研發(fā)走向了產(chǎn)業(yè)化。雖然大家對(duì)今天的電動(dòng)汽車抱怨還很多，但由于鋰離子電池的革命性突破，我國(guó)現(xiàn)在新能源汽車保有量已經(jīng)達(dá)到450萬(wàn)輛，按預(yù)定的國(guó)家規(guī)劃今年底500萬(wàn)輛是可以完成的。在全世界所有新能源汽車國(guó)家規(guī)劃中只有中國(guó)有希望達(dá)標(biāo)，德國(guó)、美國(guó)都是沒(méi)達(dá)標(biāo)的。而且占了全球市場(chǎng)的一半以上，這是很不容易的。
“十三五”期間燃料電池仍然是重中之重。也就是說(shuō)燃料電池在國(guó)家科技計(jì)劃這20年中都是很重視的。現(xiàn)在正在醞釀，“十四五”有可能單獨(dú)規(guī)劃一個(gè)氫能燃料電池專項(xiàng)。
新能源汽車應(yīng)該說(shuō)是在國(guó)家科技研發(fā)計(jì)劃的推動(dòng)下形成的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，這還是很少見(jiàn)的?，F(xiàn)在全球已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，新能源汽車絕對(duì)是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，只要稍稍接受一些信息我想就不會(huì)有太多爭(zhēng)議。
其次是能源低碳化，這是新能源革命。能源低碳化為什么能實(shí)現(xiàn)革命？因?yàn)橛懈锩缘募夹g(shù)。
第一，光伏電池技術(shù)，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室效率30-40%，實(shí)踐使用的光伏效率都在20%以上，十年成本降了90%，這就叫技術(shù)革命。技術(shù)進(jìn)步同時(shí)成本大幅下降。
第二，鋰離子電池革命，過(guò)去十年也是性能大幅上升成本大幅下降?，F(xiàn)在是規(guī)模化，繼續(xù)降成本，2024年大眾汽車一家電池產(chǎn)量的布局就超過(guò)一億千瓦時(shí)。大眾現(xiàn)在已經(jīng)布局了國(guó)內(nèi)好幾個(gè)廠，還有入股的，這個(gè)來(lái)勢(shì)是非常兇猛的。據(jù)國(guó)際咨詢公司預(yù)測(cè)2030年全球電池年產(chǎn)量將達(dá)到10億千瓦時(shí)。樂(lè)觀估計(jì)2030年就會(huì)中國(guó)電池產(chǎn)量就有可能達(dá)到10億千瓦時(shí)。
國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池這幾年性能上升，成本下降，現(xiàn)在磷酸鐵鋰電池600元/千瓦時(shí)，十年前是5000元/千瓦時(shí)。中國(guó)現(xiàn)在是全球電池產(chǎn)業(yè)鏈最全、產(chǎn)量最大，而且已經(jīng)占據(jù)多年，寧德時(shí)代和比亞迪兩家占了市場(chǎng)70%，國(guó)外很多其次公司都用中國(guó)電池。
往前看，中國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展路線圖目標(biāo)是：2020年達(dá)到300瓦時(shí)/公斤，現(xiàn)在已經(jīng)全方位技術(shù)突破，寧德時(shí)代已經(jīng)有產(chǎn)品推向市場(chǎng)，現(xiàn)在很多車已經(jīng)裝用，只是對(duì)安全的要求比較高；2025年達(dá)到400瓦時(shí)/公斤；2030年之后500瓦時(shí)/公斤。
下一步新能源汽車的電氣化還會(huì)持續(xù)發(fā)展，由于電力電子技術(shù)的革命，電機(jī)越做越小，電力電子器件也越做越小。這會(huì)帶來(lái)什么革命？就是整個(gè)汽車設(shè)計(jì)制造，電池在這兒扁平化了，現(xiàn)在比亞迪的刀片電池，橫著放，都是一片片疊起來(lái)。
由于結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，比能量極大提高，原來(lái)就靠提高單體電池比能量，其實(shí)單體只占了整個(gè)系統(tǒng)重量的一半，還有一半是其它的東西，這些東西輕量化潛力更大。根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線圖，2025年后轎車電機(jī)和電機(jī)控制器總體積就20升左右，電機(jī)及其控制器和前軸可以集成一體化。
現(xiàn)在在車上有一個(gè)交流充電機(jī)，將來(lái)變成是直流搞V2G就不放在車上。整個(gè)轎車前艙就空下來(lái)了，就形成了非常扁平化的轎車電動(dòng)化底盤(pán)平臺(tái)。還有智能網(wǎng)聯(lián)發(fā)展也非常快，為什么現(xiàn)在特斯拉那么好賣，自動(dòng)駕駛，所以車變成了不僅僅是交通工具，而且是智能終端，這個(gè)會(huì)帶來(lái)整個(gè)汽車設(shè)計(jì)制造的革命。
隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)水平提高，車輛碰撞事故將逐步消失。將來(lái)車身可以做的很薄、很輕，車身也可以隨便換，賣一個(gè)底盤(pán)可以配五個(gè)六個(gè)車身，甚至做車身就像做衣服一樣。這將帶動(dòng)新能源汽車市場(chǎng)快速發(fā)展。根據(jù)中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)《節(jié)能與新能源技術(shù)路線圖》最新預(yù)測(cè)，2035年左右，新能源汽車銷量將達(dá)到汽車總銷量40-50%，累計(jì)保有量1億輛。
另外一個(gè)就是氫能燃料電池技術(shù)，應(yīng)該也取得了一定程度的突破。根據(jù)儲(chǔ)能裝置的特性，目前的基本共識(shí)是：動(dòng)力電池是分布式、短周期儲(chǔ)能的最佳選擇；而長(zhǎng)周期、大規(guī)模儲(chǔ)能要靠氫能；在車下固定式儲(chǔ)能，氫能的成本比電池儲(chǔ)電要低一個(gè)數(shù)量級(jí)（當(dāng)然車上不是這樣，車上沒(méi)地方放，只好高壓，成本就上去了），而且可以大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能。另外儲(chǔ)氫和儲(chǔ)電互補(bǔ)。第三，運(yùn)儲(chǔ)方式也比較靈活，例如不一定要在新疆集中式可再生能源基地制氫，也可以在北京，對(duì)穩(wěn)定電網(wǎng)無(wú)論哪里都一樣?？傊瑲涫羌惺娇稍偕茉创笠?guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)存的最佳途徑，一旦可再生能源成本降低，如果到0.1元一度電，儲(chǔ)存成本在總成本中間占的比例就最大，那時(shí)候它的優(yōu)勢(shì)就出來(lái)了，這是它存在的合理性。
氫能和燃料電池是密切相關(guān)的技術(shù)，電解水制氫是燃料電池發(fā)電的逆過(guò)程?，F(xiàn)在質(zhì)子交換膜電解裝置制氫成本大概是堿性電解裝置的7-8倍，質(zhì)子交換膜燃料電池大規(guī)模發(fā)展之后就會(huì)促進(jìn)質(zhì)子交換膜電解水裝置成本的大幅下降。現(xiàn)在可再生能源電解水制氫成本變動(dòng)范圍很大，如果用棄光棄風(fēng)的電可以很便宜。
綜合看從油井到車輪全鏈條能效：如果基于化石能源，汽油油電混合動(dòng)力，天然氣重整制氫的燃料電池，用煤發(fā)電的純電動(dòng)，這三種動(dòng)力系統(tǒng)其實(shí)效率是差不多的，誰(shuí)都爭(zhēng)不過(guò)誰(shuí)，總效率大約都是百分之三十幾。
在這種情況下既然不比油電混合動(dòng)力更好，那為什么要搞電動(dòng)汽車？邏輯上講不通。所以如果基于化石能源，油電混合動(dòng)力是最合理的選擇。但是如果基于可再生能源，情況就不一樣了。
基于可再生能源的未來(lái)動(dòng)力，一種是純電動(dòng)，直接發(fā)電就充電；一種是發(fā)完電制氫搞燃料電池；還有制完氫之后再把空氣中二氧化碳捕捉起來(lái)再做成合成燃料，合成的汽柴油，繼續(xù)用內(nèi)燃機(jī)汽車。根據(jù)歐盟的研究，這三種車的全鏈條效率，充電的純電動(dòng)是77%，氫燃料電池是30%，陽(yáng)光燃料也就是氫+二氧化碳燃料是13%。
所以基于可再生能源，純電動(dòng)和氫燃料電池優(yōu)勢(shì)凸顯。再看氫燃料電池和純電動(dòng)車輛成本比較：20年前剛開(kāi)始搞電動(dòng)汽車專項(xiàng)時(shí)，按照當(dāng)時(shí)的技術(shù)狀態(tài)，估計(jì)2010年純電動(dòng)轎車只能跑150公里，150公里以上燃料電池就有優(yōu)勢(shì)。但是按照現(xiàn)在的狀態(tài)估計(jì)2025年車價(jià)，純電動(dòng)轎車500-600公里內(nèi)都有成本優(yōu)勢(shì)。但是重型商用車，氫燃料電池300以上就有優(yōu)勢(shì)(這里不考慮換電重卡)。
所以總的來(lái)看，氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)更適合長(zhǎng)途大型高速重載車輛替代柴油機(jī)，替代轎車汽油機(jī)不是優(yōu)選方案。大家會(huì)說(shuō)柴油車有多少？柴油車是不多，但柴油車的排放和能源消耗和汽油轎車差不多，所以能源和排放角度看和純電替代汽油機(jī)一樣意義重大。何況還有輪船、飛機(jī)、潛艇、火車、作業(yè)機(jī)械都是柴油機(jī)，用途極其廣泛。
第三是系統(tǒng)智能化。電動(dòng)汽車既是出行工具和儲(chǔ)能裝置，還是智能終端，將來(lái)是最大的智能終端。所以現(xiàn)在所有的ICT企業(yè)全部都在進(jìn)軍汽車行業(yè)，很快華為、蘋(píng)果全都來(lái)了，因?yàn)閷?lái)汽車行業(yè)只有兩條路，一種往ICT行業(yè)發(fā)展，一種往能源行業(yè)發(fā)展。大家知道特斯拉剛開(kāi)始定位也是能源企業(yè)，也搞儲(chǔ)能，也給家庭賣儲(chǔ)能墻，給家庭屋頂裝太陽(yáng)能，房前裝充電樁，再賣電動(dòng)車，這是一個(gè)組合，也就是能源裝置變成了消費(fèi)品。這里系統(tǒng)智能化我重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是智慧能源。我們現(xiàn)在是無(wú)序充電，國(guó)家電網(wǎng)正在推有序充電，就是說(shuō)大家下班回家后別一塊馬上充電，而是后半夜再給你充電，自動(dòng)有序充電。最后到車網(wǎng)互動(dòng)，就是說(shuō)車也可以作為儲(chǔ)能裝置可以給電網(wǎng)放電，兩邊是雙向互動(dòng)的。
這有多大的容量？2035年1億輛電動(dòng)汽車，我們至少50億度電儲(chǔ)在車上，將來(lái)會(huì)更多。車一天只有10%的時(shí)間在行駛，90%都可以用做儲(chǔ)能。儲(chǔ)能可以共享，通過(guò)區(qū)塊鏈完全可以共享，這將有助于突破儲(chǔ)能源瓶頸，帶動(dòng)可再生能源的革命。
未來(lái)智慧能源生態(tài)將有兩個(gè)組合：一個(gè)是黃金組合——分布式光伏+電池+電動(dòng)汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈；光伏進(jìn)入2毛錢(qián)電價(jià)，電池將會(huì)進(jìn)入5毛錢(qián)一瓦時(shí)的時(shí)代，電動(dòng)汽車進(jìn)入了億輛時(shí)代；還有一個(gè)是白銀組合，就是集中式風(fēng)電與光伏+氫能+燃料電池汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈。
綜上，我認(rèn)為氫能是新能源技術(shù)體系的重要組成部分，因?yàn)榭稍偕茉瓷蟻?lái)之后氫能才被賦予戰(zhàn)略地位。這是第三次能源革命，也就是向可再生能源轉(zhuǎn)型，集中式轉(zhuǎn)向分布式，用氫氣、電池儲(chǔ)存間歇式能源，發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)，然后純電動(dòng)、燃料電池汽車成為用能、儲(chǔ)能、回饋能源的終端。我認(rèn)同這個(gè)理念，這就是新能源汽車愿景。
第二部分，在這樣一個(gè)愿景下我們做的汽車能源動(dòng)力轉(zhuǎn)型的探索與實(shí)踐。
清華汽車動(dòng)力系統(tǒng)科研團(tuán)隊(duì)最早1990年代是做柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的；2000年開(kāi)始轉(zhuǎn)型做氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)。2010年開(kāi)始了鋰動(dòng)力電池系統(tǒng)研究，今年我們又開(kāi)始?xì)潆娔茉聪到y(tǒng)新方向。我們?cè)谶@期間基于技術(shù)研究探索新能源汽車技術(shù)路線，我個(gè)人就多次向中央政治局常委匯報(bào)過(guò)相關(guān)進(jìn)展并提出發(fā)展建議。
我們主要聚焦節(jié)能與新能源動(dòng)力系統(tǒng)三個(gè)交叉學(xué)科的戰(zhàn)略選擇、科學(xué)問(wèn)題、技術(shù)瓶頸、產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)開(kāi)展研究。首先是多能源的混合動(dòng)力，主要是排放問(wèn)題，燃料電池我們聚焦的是壽命問(wèn)題，大家可能現(xiàn)在看到的是成本問(wèn)題，其實(shí)技術(shù)角度是壽命問(wèn)題，應(yīng)用角度是成本問(wèn)題，所以我們是聚焦技術(shù)方面。純電動(dòng)我們聚焦安全問(wèn)題。下面分別介紹：
第一，內(nèi)燃機(jī)及其混合動(dòng)力排放控制。從車的角度降排放的核心之一就是電子控制技術(shù)。電子控制是發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的一場(chǎng)技術(shù)變革。所以我們就全方位搞發(fā)動(dòng)控制，最底層的就是超高壓柴油噴油過(guò)程控制。其實(shí)這個(gè)難度不比動(dòng)力電池低。也是中國(guó)汽車行業(yè)卡脖子技術(shù)。更深入一步就是燃燒過(guò)程的控制。還有就是做混合動(dòng)力。還有搞軍民融合轉(zhuǎn)化，開(kāi)發(fā)了特種重型車輛輪轂電機(jī)和分布式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（一個(gè)輪子一個(gè)電機(jī)），這個(gè)已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)化了。
這方面我們先后培育了好幾個(gè)公司，例如我們學(xué)生的創(chuàng)業(yè)公司常州易控，是目前國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的唯一的大型供應(yīng)商，一年20萬(wàn)套控制系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到電機(jī)控制、混合動(dòng)力控制，整車控制等。
2000年我開(kāi)始關(guān)注氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)概念。2003年國(guó)家中長(zhǎng)期科技規(guī)劃，我在能源領(lǐng)域?qū)＜医M，起草了“我國(guó)交通能源面臨的挑戰(zhàn)與戰(zhàn)略選擇”的研究專報(bào)，一個(gè)方面是提了節(jié)能與新能源汽車戰(zhàn)略思路，同時(shí)重點(diǎn)提到氫能戰(zhàn)略，所以氫能戰(zhàn)略在國(guó)家中長(zhǎng)期科技規(guī)劃里面第一次出現(xiàn)在國(guó)家規(guī)劃上是2003年，2006年發(fā)布的，當(dāng)時(shí)爭(zhēng)議也是非常大。我很高興現(xiàn)在大家都接受了這個(gè)東西。
當(dāng)時(shí)客車采用燃料電池直接驅(qū)動(dòng)壽命很短，不能滿足汽車，尤其是商用車的要求，所以我們聚焦壽命研究。我們最開(kāi)始做的就是燃料電池與動(dòng)力電池組成的電電混合動(dòng)力系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)外供的；第二步自己做發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)槲覀儽緛?lái)是搞發(fā)動(dòng)機(jī)出身的，電堆是買的；第三步電堆自己做，膜電極買的；現(xiàn)在膜電極我們也自己做，只有膜是買的。我們把這叫做“剝洋蔥模式”，20年剝下來(lái)剝到今天?；谛纬闪送暾募夹g(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。
為了提高壽命，就不能直接用燃料電池來(lái)驅(qū)動(dòng)車，必須加電池，這就是我們前八年干的事，奧運(yùn)會(huì)之前我們就干這一件事。燃料電池不適應(yīng)動(dòng)態(tài)變載，壽命下降快，通過(guò)電電混合動(dòng)力，凡是高頻波動(dòng)負(fù)載全用電池吸收，把燃料電池的工況變成發(fā)電的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)工況，壽命延長(zhǎng)一倍以上。
接著我們做發(fā)動(dòng)機(jī)，為了長(zhǎng)壽命，堅(jiān)持石墨雙極板技術(shù)路線，到現(xiàn)在我們?nèi)匀粓?jiān)持。金屬雙極板主要是針對(duì)轎車的，轎車五千小時(shí)壽命就夠了。我們重點(diǎn)研發(fā)商用車，燃料電池商用車要三萬(wàn)小時(shí)才能和柴油車比，這是差別。
在這個(gè)基礎(chǔ)上，面向長(zhǎng)壽命電堆，現(xiàn)在我們石墨復(fù)合雙極板也可以做到厚度1毫米，和金屬雙極板差不多，而且通過(guò)連續(xù)生產(chǎn)工藝，成本也大幅下降。
現(xiàn)在我們開(kāi)始做膜電極，清華-豐田燃料電池有個(gè)聯(lián)合研究中心，在做膜電極的衰減機(jī)理。我們培育的億華通公司投資億氫公司做膜電極，現(xiàn)在產(chǎn)品都是自己的，成本大幅下降。
還有示范考核，2008年我們建成中國(guó)第一個(gè)加氫站——北京永豐加氫示范站，我們開(kāi)發(fā)的燃料電池大客車也是中國(guó)第一批經(jīng)過(guò)國(guó)家產(chǎn)品認(rèn)證的燃料電池汽車，也是奧運(yùn)會(huì)第一次使用的燃料電池汽車。
產(chǎn)業(yè)化方面我們重點(diǎn)培育了億華通。億華通2015年收購(gòu)了神力科技，建立燃料電池電堆工廠；2017年在張家口建立燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)廠；2017年在加拿大成立海外研發(fā)中心；2019年在張家口建設(shè)萬(wàn)噸級(jí)風(fēng)電制氫廠；2019年同時(shí)建立膜電極廠；今年和豐田建立聯(lián)合研發(fā)中心，這是一個(gè)合資企業(yè)；今年8月10號(hào)億華通將登陸科創(chuàng)板。億華通還和豐田聯(lián)合開(kāi)發(fā)了面向冬奧會(huì)的2000輛大客車的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)。
第三方面就是純電動(dòng)，技術(shù)路線方面我們主要是研究了“純電驅(qū)動(dòng)”技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。純電驅(qū)動(dòng)是09年在北戴河高層會(huì)議上定的，2012年國(guó)務(wù)院《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》正式提出推行“純電驅(qū)動(dòng)”技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。所謂純電驅(qū)動(dòng)就是以純電動(dòng)汽車為平臺(tái)，帶動(dòng)混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車的全面發(fā)展。這個(gè)戰(zhàn)略推動(dòng)了新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。電動(dòng)汽車進(jìn)入家用以來(lái)進(jìn)步很快，續(xù)航里程等各種問(wèn)題逐步解決，隨著高比能量鋰離子電池的應(yīng)用，偶發(fā)的安全事故引發(fā)各方關(guān)注。所以我們不做別的，就做電池安全系統(tǒng)，包括本征安全、主動(dòng)安全、被動(dòng)安全。我們建立了清華電池安全實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)從事電池安全研究。
我舉幾個(gè)例子，這就是大容量動(dòng)力電池的熱失控后電池里面物質(zhì)噴出來(lái)形成的燃燒過(guò)程，我們開(kāi)發(fā)了燃燒彈測(cè)試技術(shù)。一個(gè)電池發(fā)生熱失控之后，整個(gè)電池包會(huì)蔓延，然后就是起火燃燒，這是目前主要的問(wèn)題。我們現(xiàn)在200瓦時(shí)/公斤的電池已經(jīng)完全解決，現(xiàn)在是解決300瓦時(shí)/公斤的電池，也就是電池比能量越高，安全的技術(shù)要求也越高。我們研發(fā)了“防火墻”技術(shù)。另外就是電方面的安全預(yù)警與主動(dòng)防控技術(shù)。第三就是安全充電技術(shù)，主要是快充時(shí)負(fù)極鋰離子會(huì)析出引發(fā)劇烈副反應(yīng)。在充電方面我們正在和殼牌、北汽合作超級(jí)綜合能源補(bǔ)給技術(shù)，包括對(duì)轎車的高級(jí)快充和對(duì)卡車的快換。目前國(guó)內(nèi)外主要汽車企業(yè)和電池企業(yè)都在和我們合作安全性。我們培育的創(chuàng)業(yè)公司-北京科易動(dòng)力，在為轎車批量提供電池包，為卡車提供換電裝置。
最后我簡(jiǎn)要介紹一下中國(guó)燃料電池技術(shù)路線圖。
這個(gè)路線圖不是我個(gè)人的意見(jiàn)，包括了所有這些人，我們?cè)谧囊灿幸恍﹨⑴c了，所有的主要能源公司、主要汽車公司和零部件公司都在里面，包括濰柴、國(guó)電、國(guó)家能源集團(tuán)等。
首先看一下燃料電池電堆和關(guān)鍵材料和2015年相比進(jìn)步很大，其中石墨電堆的壽命進(jìn)步最大，已經(jīng)到1.2萬(wàn)小時(shí)。整車方面，燃料電池大客車現(xiàn)在在城市運(yùn)行的成本大概可以和柴油車相當(dāng)。
路線圖總體目標(biāo)：到2020年累計(jì)推廣燃料電池汽車1萬(wàn)輛，2025年5-10萬(wàn)輛，2035年前100萬(wàn)輛。
商用車燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)每千瓦成本，2025年降低到兩千元/千瓦，壽命從現(xiàn)在一萬(wàn)小時(shí)到2025年1.5萬(wàn)小時(shí)，2035年達(dá)到三萬(wàn)小時(shí)。
高壓儲(chǔ)氫技術(shù)路線圖，我要給大家重點(diǎn)說(shuō)一下，高壓儲(chǔ)氫瓶的成本偏高，儲(chǔ)每公斤氫，到2025年2000-4000元，最終2035年降低能到2000塊錢(qián)以內(nèi)。但要特別注意儲(chǔ)氫的成本下降比燃料電池成本下降要慢，這是一個(gè)大問(wèn)題，需要出現(xiàn)突破。
第三，氫能基礎(chǔ)設(shè)施。氫燃料需求量今年1-3萬(wàn)噸，2025年20-30萬(wàn)噸，2035年200-400萬(wàn)噸。加氫站的數(shù)量2025年需要一千座，2035年達(dá)到五千座。車用氫的需求量比我們想象的小，加氫站的數(shù)量比我們想象的要大的多，為什么？20多萬(wàn)輛LNG重卡兩千多座加氫站，氫和天然氣比分子量是2：16，只有它的1/8，這是一個(gè)挑戰(zhàn)。
所以我們急需要能源央企戰(zhàn)略支撐我國(guó)氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。氣體氫儲(chǔ)運(yùn)，現(xiàn)在都是20兆帕，希望到50兆帕，以降低成本。在加氫站環(huán)節(jié)，目前的每公斤加氫成本高。氫燃料終端消費(fèi)價(jià)格最終要到每公斤30元，這樣才能和柴油重卡競(jìng)爭(zhēng)。
最后做一個(gè)小結(jié)。
面向汽車應(yīng)用的氫能戰(zhàn)略，需要簡(jiǎn)化、需要聚焦，聚焦在哪里？我還是強(qiáng)調(diào)綠氫。
1.氫能定位：燃料電池汽車的合理性取決于氫能，氫能的合理性主要取于可再生能源轉(zhuǎn)型中的大規(guī)模能量?jī)?chǔ)存與多元化利用需求。如果基于化石能源，氫能到終端利用的鏈條長(zhǎng)，效率低，成本高，還有二氧化碳排放問(wèn)題等，常常受到嚴(yán)重質(zhì)疑。因此主攻綠氫既突出重點(diǎn)又簡(jiǎn)化問(wèn)題（采用綠氫全鏈條也有效率問(wèn)題，但此時(shí)效率問(wèn)題可轉(zhuǎn)化為成本問(wèn)題，總成本（包括能源、制取、運(yùn)輸、車下儲(chǔ)存、終端應(yīng)用）不完全取決于效率。
2.氫能制?。壕G氫制取主途徑是風(fēng)電光伏電解水。根據(jù)發(fā)改委能源研究所研究，10%的棄電（棄風(fēng)、光、水）制氫能夠滿足 2025燃料電池汽車用氫需求，50%的棄電能夠滿足2035年年燃料電池汽車用氫需求。燃料電池對(duì)氫純度要求高，綠氫也是最純凈的氫（副產(chǎn)氫提純質(zhì)量要嚴(yán)格監(jiān)管，以免加氫站、儲(chǔ)氫瓶和燃料電池受腐蝕或中毒，造成嚴(yán)重后果）；
3.氫能輸運(yùn)：主通道——千公里以上長(zhǎng)途輸電（當(dāng)?shù)刂茪洌┗蚬艿垒敋?摻氫；氫配送——200公里以內(nèi)短途氣氫（中國(guó)的優(yōu)勢(shì)是輸電主干網(wǎng)全球領(lǐng)先，氣氫管道和液氫儲(chǔ)運(yùn)非常薄弱，基于綠電的綠氫給了我們揚(yáng)長(zhǎng)避短的機(jī)遇）。
中國(guó)氫能燃料電池汽車近期面臨的挑戰(zhàn)與建議：
1.現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)——全球面對(duì)的共同挑戰(zhàn)是氫能燃料電池全鏈條技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。各種車用動(dòng)力技術(shù)百花爭(zhēng)艷、你追我趕，快魚(yú)吃慢魚(yú)。因此出路在于創(chuàng)新：理念創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新，最重要的是技術(shù)創(chuàng)新（動(dòng)力電池和光伏電池已經(jīng)出現(xiàn)革命性突破，氫能需要一輪全鏈條科技革命）。
2.市場(chǎng)突破口——拋棄的電和副產(chǎn)的氫富余地區(qū)，盡量在當(dāng)?shù)鼐徒褂?，低成本高安全?chǔ)氫瓶能夠覆蓋的里程范圍，最好能夠利用燃料電池余熱，適合采用燃料電池深度混合動(dòng)力的車型，加之地方政府大力支持和有大型能源企業(yè)愿意建加氫站。適用車型主要是卡車和公路客車等長(zhǎng)途重載運(yùn)輸。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力主要在溫度較低的北方地區(qū)（黃河以北，尤其是長(zhǎng)城以北）。
所以要主攻綠氫，創(chuàng)新引領(lǐng)，突破瓶頸、示范先行；安全為本，有序推進(jìn)。
最后我要感謝我的團(tuán)隊(duì)，我們包括大概一百多人，有三個(gè)平臺(tái)，緊密合作四個(gè)創(chuàng)業(yè)公司，現(xiàn)在還有三個(gè)成果推廣基地。
謝謝我所有的同事，也謝謝各位的聆聽(tīng)。謝謝！
（本文由歐陽(yáng)明高院士審核）
