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余卓平教授:氢能产业规模化一触即发 |
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发布者:zq1229 发布时间:2025/1/10 10:41:10 阅读:46次 【字体:大 中 小】 |
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余卓平教授:氢能产业规模化一触即发 原创 郑贤玲 产业观察者2025年01月08日 21:35 北京 作者:郑贤玲 编辑:李铭沨 我国从2020年9月21日启动“以奖代补”示范城市群,并于2021年8月开始实施燃料电池汽车的示范应用。示范的业绩有目共睹:过去五年,中国成为全球燃料电池技术进步最快、成本下降幅度最大的国家,也成为全球燃料电池汽车商用车推广最多的国家。 不过,本轮示范即将进入最后一年,全国燃料电池汽车累计销量仅2.76万辆,距离2025年的5万辆还有很大的缺口,更重要的是,燃料电池技术进步和产品迭代并没有形成可持续的商业化模型。 燃料电池汽车产业链至今没有闭环,相关企业进退维谷,“规模”是一个从示范期过渡到产业化的召唤,但以商用车为主导的示范应用让燃料电池商业化之旅累得气喘吁吁,行业下一步发展急需要找到突破口。
早在2022年7月的中国煤炭加工利用协会“第四届中国制氢与氢能源产业大会”上,余卓平教授就提出了燃料电池汽车“百站万辆”的建议,余教授认为,商用汽车模式难以实现规模化,从战略上来看,燃料电池应用于商用车是非常对的,但从战术上来看,只有乘用车才能实现规模经济效益。
在“燃料电池汽车只适应商用车”这个行业主流的“共识”下,我再一次想起余教授两年多前的报告,并到上海跟余教授做了一个专访。 ——郑贤玲 郑贤玲:余老师,我2018年开始研究氢能的时候讨论的是要不要发展氢能,2021年后我们讨论的是如何发展氢能,但过去三年产业发展并不理想,特别是2024年国内外氢能发展遭遇了较大的挫折,国内“以奖代补”示范城市群和“氢进万家”进度都不及预期,似乎又回到“要不要发展氢能”的问题了,您认为目前我国氢能发展最大的障碍是什么? 余卓平教授:氢能产业面临的关键是这个新兴产业发展的生态还没完全形成,政府中缺乏管理这个产业的主管部门,特别是由于对氢安全的担心,相关部门都不愿意主动伸手去推一把,这是最大的问题。氢能前一段时期在我国西部发展较快,为什么西部能够发展得快?主要是因为西部人口稀少,安全问题没有太大的压力,领导可以放开胆子干。 经济发达地区人口密集,安全压力大,领导就担心,一担心安全就怕这怕那,很难主动去做有安全担心的事情。但在西部人少也就需求少,西部绿氢基地一个接一个建设,但最后发现由于目前氢气长途运输技术尚不成熟,绿氢生产出来运不出去,当地不能消纳,所以政府又踩了刹车,要求绿氢基地必须有消纳条件才允许建。因此消除我国氢能发展最大障碍的关键是在经济发达地区营造好良好的氢能产业发展生态,既重视建立氢能安全技术保障,又放心大力推动氢能产业发展。 郑贤玲:全球有1亿吨左右的氢气产量,尽管过去作为化工燃料也是危化品,但氢的安全生产早就有成熟的管理,为什么现在提到氢能就会“谈氢色变”呢? 余卓平教授:实际上还是科普宣传做得不够。任何新的能源甚至只要是能源,使用时都有安全风险,汽油也有安全风险,天然气也有安全风险,在前段时间不是出了几起天然气爆炸的事故吗? 郑贤玲:是的,根据中国城市燃气协会的统计,2024年上半年,收集到的全国(不含港澳台)燃气事故数量总共有181起。 余卓平教授:就是说只要使用能源就有风险。需要宣传的是,首先,人类对氢的安全管理不陌生;其次,是科技对安全的识别力和管控力都在提升。我们要做的是利用现代技术把这些安全风险防范好,把事故出现的概率降到最低。 全球累计推广了10万多辆燃料电池汽车,在全球没出过一辆事故(编者:对余教授的访谈时间是12月3日,而韩国燃料电池公交车爆炸是12月25日,但这起事故是车辆报警已数天而未及时处理引发的,可以说也是安全风险防范意识不足导致的,技术上没有问题),但是这个信息没有在社会上广泛传递,特别是没有传递给可以主动推动氢能产业发展的相关领导们。 能源肯定都是有安全风险的,但是目前的技术对氢能的使用是有足够的可控性的,这个信息也得传递出去。 郑贤玲:氢能安全问题在中国似乎更严苛一些,我去看过日本和法国的加氢站,其实他们的加氢站和居民区几乎没有安全距离,中国加氢站要求太多不仅成本更高,而且照顾到安全就服务不到人。怎样才能打消主管部门对氢能安全的顾虑呢? 余卓平教授:除了普及安全知识,有担当且政府信任的企业去推动应该会比较有效。比如说像你们中集集团这样有影响力的企业,能不能找到一个兼顾氢气供应和人口密度也不低,又有可控氢气供应的城市,通过这类有能力的大型企业跟地方合作来打通上下游产业链。我说的氢气可控包括两个方面的内容,一是价格可控,二是氢气的来源可控,特别是风光资源比较好的地区,近期内也包括工业副产氢气富裕的地区。 郑贤玲:记得20年前左右美国包括朱棣文在内的一批人反对燃料电池汽车,他们认为燃料电池汽车需要解决几个问题:一是燃料电池太贵;二是满足续航里程的氢气储量;三是加氢站网络;四是氢气价格太贵;最后一个是说“除非替代能源的竞争者们不会做得更好”。高压储氢技术基本解决了燃料电池汽车的续航问题,燃料电池成本和氢气成本下降的可视性还是很清晰的,加氢站可以从局部开始也不是大问题,现在感觉最大的阻力还是来自竞品的打压。 余卓平教授:这是产业转型期的通病,就像20年前,反对电动汽车的声音是汽车行业主流的声音,也就是将遭遇电动汽车替代的传统汽车企业,如果当时主流汽车不反对电动汽车今天怎么会有这么多的造车新势力呢?就是因为这些传统汽车企业没有看清汽车行业的转型趋势,他们认为电动汽车不是主要的,主流还是内燃机,认为电动汽车只是一些花边消息,“让你们去搞好了”,等到电动汽车形成趋势,这些行业中的老大们开始难受了。 同样,现在能源行业中反对氢能的很多也大都是来自煤炭、石油天然气的声音,其中煤炭领域反对的声音最大。因为我国能源中煤炭比例最大,是能源的主力。 从碳的角度上看氢气作为替代能源未来就应该是绿氢。但现在一说发展氢能,也有一些煤炭领域的声音又出来了,他们想要搞灰氢或蓝氢。但氢能现在已经到了产业化的边沿,关键是决策领导的认知,如果能够积极营造良好的新兴产业发展生态,作出一个好的样板,反对声也就少了。 郑贤玲:我以为电动汽车现在是燃料电池汽车最大的阻力。 余卓平教授:任何一次变革都是既得利益者要反对那些要革他命的人,产业变革的生态就是这样,一旦形成了固有的地盘,就怕人家来夺他的地盘。原来是传统燃油车反对电动汽车,而现在电动车又来反对燃料电池汽车。这就是革命的特征。
图片氢能可率先在交通领域规模化应用
郑贤玲:余老师,刚才您谈到,领导对氢能安全的认知问题,我觉得发展思路形成共识也很重要。我发现一个有意思的现象,一方面我们看到地方政府在制定氢能发展战略的时候都说要建多少座加氢站、推广多少辆燃料电池汽车;另一方面在燃料电池商用车遭遇挫折后又有很多人认为,氢气更多的用途在化工行业,所以氢能交通并不重要,他们认为应该优先发展化工替代。您认为氢应该在哪些领域率先应用? 余卓平教授:从能源口来看,现在绿氢被认为是扩展可再生能源、促使零碳能源逐步上升最主要的路线。氢作为能源在化工领域可以用,在建筑领域发电也可以用,在交通领域也可以用。 作为能源用要么在西部地区大规模制氢,放到天然气管道去,如果天然气管道掺氢比例能够到20%,在一些氢气供应集中的地方做起来是可行的。如果我们能够用绿氢替代20%的天然气,只要绿氢价格能够做到一定的平衡,不仅降低了天然气的碳排放,而且降低了天然气的进口依赖度。天然气掺氢发电也是可以的,现在是天然气发电,未来过渡到纯氢发电。 化工领域是用氢大户,但目前用绿氢挑战严峻。因为原来的煤、天然气制氢都很便宜,现在成本基本上都在10元/kg以下。我到新疆库车调研的时候,中石化塔河炼化厂一年要用4万吨氢气,他们建了一个2万吨/年产能的绿氢基地,光伏制绿氢已经可以做到18元/kg,这是一个不错的替代项目,用绿氢替代8元/kg的灰氢一年亏损可能达到2亿元。因此,化工领域的绿氢应用有待于好的碳汇政策出台。 如果在交通领域用绿氢替代汽柴油,即使绿氢30元/kg,也已经比汽柴油约8元/升的价格有很大的优势,用车的能源成本将减半。所以我一直认为如果从应用的角度来推动氢能产业的发展,首先最应该关注的就是交通领域。而且燃料电池汽车一旦形成规模,燃料电池的成本会大幅下降。同样,如果氢气在各个领域都开始用起来,氢的价格也会大幅下降。但其中一定有一个最佳的过渡方案,就是从市场化的角度能够接受较高氢气价格的交通领域开始。 郑贤玲:余老师,我也认为目前交通领域是最成熟的氢能应用市场,但可怕的是很多人看见交通示范前期有一些困难,绿氢市场变得火热就认为交通可以放一放,指望化工市场可以启动。 余卓平教授:燃料电池汽车的技术比10年前的纯电动汽车的成熟度都要更好了。20年前我们推广电动汽车的时候挨了多少骂,10年前纯电动汽车市场开始进入转折点,仍然有不少骂声,你看现在还有人说电动汽车不行吗? 郑贤玲:就像您说电动汽车最大的意义是实现能源替代一样,除了减碳,从能源安全的角度来看,氢能似乎也很重要。 余卓平教授:是的,不光是能源安全,现在是要借助双碳目标和能源转型的时机把未来能源体系建立起来。石油天然气时代我们国家是缺优质能源的,如果转型到可再生能源,如果到西部去大面积铺上光伏,我们国家的电是足够的,但是阳光这个可再生能源的不稳定性跟电网是不兼容的,因为它不稳定,这就需要解决电力波动和储存的问题。 所以未来要解决的就是光伏风电大规模储存和运输的问题。用氢来解决这个问题现在逐步形成共识。只不过解决这个问题还需要有一个过程,目前,大规模制氢储运技术都在进展的过程中,当这些产业链技术成熟后,氢气作为能源同样是可以像石油天然气那样大规模应用的,甚至可以能源出口。未来西部的风光资源,将来就可以变成氢基能源来出口,西部的能源资源也可以运到东部来。 但是氢能产业的发展不能等。我现在的观点就是要考虑加快氢能产业发展进程的办法,在绿氢大规模化生产和运输渠道打通之前,可以用分布式制储用氢的概念在交通领域里面率先启动氢能的分区域规模化应用。
图片燃料电池乘用车应用才有规模
郑贤玲:余老师,对于交通领域,我一直认为单纯以商用车导入燃料电池汽车应用是一件非常困难的事情,商用车是生产资料,对成本极其敏感,且工况环境比较恶劣,耗氢量又高、且没有规模,所以您是否也认为商用车导入模式增加了中国燃料电池汽车产业化推进的难度? 余卓平教授:是的,汽车产业是要靠规模化发展的。从推动一项汽车新技术发展来看,最好是从生产和市场都是大规模的轿车开始用,而不是从规模小的商用车开始应用。不成规模,就无法降低燃料电池成本,能源供给方也不愿意建加氢站,因为建了站没有什么车来加氢。现在加氢站服务商用车就是搞一个车队,一个车队能有几辆车呢? 图片 郑贤玲:记得您说过从战略上看发展燃料电池商用车是对的,但从战术上一定要发展乘用车。我上次跟一个领导建议发展燃料电池乘用车,我跟他也是讲的规模化原理,我认为如果只发展商用车带动基础建设和生产规模,几乎就是一个死局。所以,您现在还是那个观点吗? 余卓平教授:是的,我一直说从战略上发展燃料电池商用车是对的,但从战术上一定要从乘用车开始。 从减碳效应、补能时间以及商用车的工作效率来看,燃料电池对商用车来说的确具有纯电动所不具备的优势,但商用车最大的问题还是没有规模,所以现在所有的加氢站工作量几乎都不饱满。 加氢站的困惑是用量不足,经营亏损;而燃料电池投放又缺乏加氢站的支持,这就是一个相互矛盾的抱怨。 郑贤玲:但目前似乎形成了一个共识,认为商用车才是燃料电池汽车的出路。您认为什么样的契机可以改变这个思路? 余卓平教授:你说的商用车“共识”最近有了一些动摇,11月份在重庆有个关于燃料电池乘用车的研讨会,这次会议上大家对乘用车的态度有了比较积极的变化。其中有几家企业都在积极推动燃料电池乘用车的应用,包括上汽、东风、长安。 东风称他们在华南试运行的网约车价格可以做到27万元/辆,目前丰田的Mirai和现代的NEXO卖到国内的价格大概都是70万元/辆左右,长安深蓝也是70万元/辆左右,上汽的大通也差不多是70万元/辆,这里急需要一个台阶把乘用车的成本降到二十多万,到这个价格国家少量补贴的政策就可以推动燃料电池汽车的规模化发展,又可以将成本继续往下拉一步。 图片 如果乘用车用起来,燃料电池成本就会降下去,商用车燃料电池的成本也会降下去。燃料电池跟燃油发动机不一样,内燃机的小发动机是没法装到大车上的,但燃料电池是可以做成电堆模块的,这种结构是完全可以做到把轿车用的电堆叠加到商用车上应用的。 所以,从产业战术来讲,从乘用车开始是最有利的。从应对市场竞品挑战来看,车用燃料电池的规模已经不能停留在万台级规模了,那是五六年前的目标,我们现在要把车用燃料电池的规模从万台级规模做到10万台级。
图片“百站万辆”构建燃料电池产业生态
郑贤玲:燃料电池示范现在显然是没有形成规模经济效应的预期,您提出“百站万辆”的概念具体思路是怎样的? 余卓平教授:我三年多前就提出燃料电池乘用车“百站万辆”的发展模式。我们先不考虑个人用车,而是从商业运营车辆入手。对运营车辆来说每天就是要跑三五百公里。实际上这个运行量对现在的纯电动车还是有很多问题的,电池配大了成本消化不了,电池配小了一般都要在运营时间中补充一次电。 郑贤玲:您想要推动的“百站万辆”是否需要补贴?您认为在哪里推广更容易成功? 余卓平教授:如果在一个城市建100座加氢站,推广应用一万辆网约/出租车,这个规模下只需要不到10个亿就可以完成氢能产业发展的临门一脚,把产业规模拉起来。但现在的示范城市群是什么情况呢?比如上海示范城市群大约推了5000辆车,补了大约四、五十亿元,尽管进一步拉动了燃料电池产业发展,但效果还是明显不足。只是像“百站万辆”这样的工程,现在许多大城市领导担心安全风险大,还是不去推动。 郑贤玲:广东的氢气还是比较贵,这个问题怎样解决呢? 余卓平教授:如果采用晚上的谷电,比如每天5个小时0.3元/kWh以下的电价,白天采用太阳能发电,现在光伏只要发电时间到1100小时/年,就能够算出0.3元以下的电价,如果综合电价能够到0.3元/kWh以下就可以做到30元/kg以下的氢气成本。 而且氢能应用有一个很大的优势就是不一定要集中式,而是可以采用分布式。如果采用制加一体加氢站,减掉氢气的运输环节就肯定能够做到氢气价格在30元/kg以下。 对你们中集来说这种模式特别适合发展,就是集装箱式的加氢站,其中一个集装箱用于制氢,一个集装箱用于储氢,一个集装箱用于加氢,这样就是三个集装箱加上加氢车辆停位上的加氢机形成一个加氢站,然后就是在加氢站周边搞一个太阳能基地,一天制加300—500公斤氢气,保证100辆汽车的使用。 郑贤玲:是的,天津荣程就是这么干的。荣程的光伏是利用他们的钢铁厂循环用水的水塘铺设光伏,您觉得城市光伏铺在哪里会比较好? 余卓平教授:我一直认为这样的绿色发展事情可以使用城市的绿化用地。一个上面所说的加氢站占地约2—3亩。城市绿地的功能主要是景观和吸收二氧化碳。从吸收二氧化碳上讲,一辆燃油的网约车一天的排放需要一亩的绿地来吸收,如果一个加氢站服务100辆零碳排放的汽车,用2—3亩绿地起到100亩绿地的吸碳作用。 从景观上来看,一个设计美观的加氢站不仅可以成为一道特殊的风景,还能起到绿色科普的作用。此外,再规划一个2万平方米左右的太阳能光伏设施,应该对城市绿地也不会有负面影响,既然在沙漠里建光伏都可以长出绿草,那么,在城市绿地中建设光伏设施应该不会占用资源。 我上次在韩国国会旁边看到的加氢站大概就1.5亩地左右,欧洲的加氢站占地面积也很小,就算中国的加氢站标准到不了1.5亩,用2—3亩地,也只有现在在国内普通加氢站面积的1/2-1/3。而像你们中集善于用集装箱集成装备,就可以把氢气价格控制在30元/kg以内,而且规模化后燃料电池汽车价格会很便宜,这样在一些发达地区,特别像粤港澳大湾区、长三角、京津冀这样的区域推动10万辆级的燃料电池汽车规模化应用就不会困难了。 郑贤玲:如果学习国外的标准加氢站成本可以降下来,而且您说的这种城市绿地光伏充分利用城市空间,如果能够有城市率先做出示范就可以复制了。 余卓平教授:这些基础建设一定是政府要去规划或支持的。现在都说比亚迪厉害,但20年前也是深圳市政府大力支持,当时纯电动汽车的技术远不及今天燃料电池汽车技术成熟,但深圳市将所有的出租车都用比亚迪的e6,而且因为纯电动汽车充电时间长,为了避免出租车司机充电焦虑,他们在充电桩旁边还建立休息室,让出租车司机在充电的时候可以休息一下,顺便吃个盒饭,比亚迪电动汽车就是在这样的生态环境下成长发展起来的。 如果从产业纵向发展的角度来看,按照至少10年的规划来看,比亚迪是在纯电动汽车产业要形成的时候政府给予了新产业造市的生态建设,利用这个生态来促进纯电动汽车的技术成熟。在这样的条件下比亚迪实现了技术领先,现在比亚迪汽车真的是翻盘了,电动汽车一骑绝尘,其他企业根本就跟不上去。 郑贤玲:示范城市群主要还是选择的经济发达地区,但氢气供应显然是一个问题,因为动力电池怕冷,北方对电动汽车的接受程度不如南方,而且北方地区氢气成本更低,您认为选择怎样的地区推行“百站万辆”的方案更有机会见成效? 余卓平教授:氢气成本固然是非常重要的因素,但市场更重要,所以,经济发达的地方更有条件推动规模化应用和产业生态链建设,理论上,最好的地方就是粤港澳大湾区、长三角、京津冀这些经济发达地区,因为他们有钱。 燃料电池产业发展到了这个时候,国家层面不一定还会拿出大钱来补贴,但目前商业模型已经比较清楚,只需要有规模化订单的契机,如果地方政府能拿出一点钱来触发这个契机就能事半功倍。你说到的燃料电池怕冷只是其中一个触因,这跟大规模推广燃料电池的逻辑还不一样,现在主要的原因是燃料电池汽车还是没有达到跟传统汽车以及先发的纯电动汽车可以竞争的条件,如果到经济落后地区去推动,这种以投入为主的产业会更难。 郑贤玲:山西、天津、河北等氢气比较便宜的地区运行效果还是更好一些,是不是从北方地区推广会更顺利呢? 余卓平教授:氢气只是一部分,我说过通过分布式制氢加氢减少氢气运输的办法,还是可以控制好氢气价格的。关键还是看城市的经济实力和市场大小。目前燃料电池本身的成本还没有下来,对于一些经济实力还是比较弱的城市,没有钱补贴燃料电池汽车,但像粤港澳大湾区、长三角、京津冀等地经济发达城市拿几个亿出来补贴燃料电池汽车是完全可以承受的。 三年以后,规模起来了,燃料电池成本进一步降下来了,不再需要补贴了,再大面积推广就顺当了,现阶段经济实力不足、市场规模小的城市是接不住的。 郑贤玲:那么,您认为接下来发展的重点还是现在的示范城市群吗? 余卓平教授:不一定限于现在的示范城市,只要在燃料电池、加氢设施、氢气价格等方面具有综合优势的城市,去推广都是可行的。当然,能组成真正的城市群扩大应用规模最好。现在不一定要大规模制氢,如果采用分布式制氢,每个加氢站每天保证100辆车的加氢量就可以运行起来。 韩国现代的加氢站一天就80辆车,这个规模基本上能够维持加氢站的预算,总之必须有车辆运行,否则加氢站是运行不了的,所以从这个角度来看应该是经济要有一定实力的城市,然后氢的来源有一定的基础,包括光伏、风电的电价。只要加氢站能够正常布局就可以让燃料电池乘用车运行起来。 郑贤玲:燃料电池系统成本从20000元/kW 降到了现在2000元/kW左右,但都是技术降本,因为没有终端需求,始终没有进入规模降本的模型,您认为怎样的契机才能打破僵局? 余卓平教授:这里再跟你分享一个动力电池产业化的传说故事。宁德时代最初就是宝马给他们一个200亿元的订单而一骑崛起的。当时宝马i3电动汽车出来了,说要给宁德时代一个大单子,实际上宝马并没有真的实现这么大的订单,但通过算这笔账给了宁德时代很大的信心,他们就建了一条大规模制造的全自动化生产线,这样的产线使得宁德时代动力电池的产品质量可靠性、交货保障都远远强于竞争对手,如果产线满产运行,动力电池的成本也大幅度降下去了。 虽然这条产线是为宝马的意向订单建的,但他们因此报出的价格和产品的可靠性吸引了全行业的注意力,订单蜂拥而至,这样就形成了良性循环。 燃料电池现在也需要这样一个契机,燃料电池跟动力电池一个很大的不同是基础建设,充电桩相对比较容易,而加氢站成本比较高,条件也比较苛刻,如果某个地区能够集中一批订单给一家燃料电池企业,这家燃料电池企业能够把他们的价格和同行拉开差距,比如现在大都是2000-3000元/kW左右,而这家企业能够做到1000元/kW就拉起来了。 郑贤玲:现在已经有企业说可以做到1500元/kW。 余卓平教授:现在市场上宣传的1500元/kW基本上都是有假设条件的,不是真实的价格,因为没有真实客户规模化订单,企业的生产能力也根本就跟不上去,而且产业链估计现在也还没有完全跟上来。宁德时代当年做产线投入的时候,是把所有的供应链都打通的。 你现在看看所有的燃料电池企业,产能规模最大号称是1万台套/年,但这1万台套是不真实的,因为它的供应链还很多没有跟上1万台套的规模。真正意义上的1万台套的规模不仅仅是一条总装线,而是要求系统与供应链同步的,或者说是系统可以将供应链拎起来的,所有的零部件都要跟上来才能算得上真正的生产能力。 整个供应链包括催化剂、碳纸、质子交换膜、双极板、膜电极、电堆、空压机、储氢系统、DCDC等都得按照这个规模来同步供应。而且只有这样才能构成一个运行稳定、质量可靠的生产能力。 现在所有的零部件质量都谈不上可靠,因为整个产业链还没有真正进入规模化生产,生产工艺,产品质量的可靠性和稳定性是要打问号的。所以现在需要有契机,就是要有一个牵引,从市场牵引到整车牵引,再到燃料电池系统的牵引,然后一直到零部件,整个链条要打通。 郑贤玲:如果我们复盘一下燃料电池汽车“以奖代补”示范城市群政策,您觉得这几年执行下来的得失怎样? 余卓平教授:示范城市群有成功的地方,至少在国家电动汽车补贴退坡以后,用“示范城市群”使得燃料电池没有熄火,这个很重要。 但“以奖代补”示范城市群的做法也是有问题的,就是他没有集中力量、没有为规模化生产找准切入点。现在一个示范城市群就5000来辆车,就这一点量还有二十几个车型,燃料电池不成规模,产品质量和价格都达不到期望的要求,市场竞争比较乱。 当年电动汽车市场也是很乱的,那个时候做动力电池的也很多,突然宁德时代冒出来了,很大程度上是因为宝马规模化订单的牵引。比亚迪发展到现在这个程度,很多人不理解,我是觉得他也是在这样的模式下成长起来的,比亚迪自身既做电池又做整车,深圳市政府为他们营造市场生态,逐渐提升了产品质量,规模化再上去,成本就下来了,竞争力就强了。 现在燃料电池技术已经到这个程度,一旦应用端出现触发点,比如有用户提出一个具体要求的订单,并承诺只要达到工艺要求和质量要求以及价格要求就大量采购。但目前行业没有按照这个思路去拉链条。不过现在已经到了一触即发的时候,当时电动汽车也是很乱的,有了宝马的意向订单宁德时代突然就冒出来了。 郑贤玲:燃料电池规模起来后成本可以跟锂电竞争吗? 余卓平教授:上次在重庆的燃料电池乘用车研讨会上,捷氢是把氢气储存系统和燃料电池成本累计起来算成燃料电池成本,他们算了一下,如果燃料电池规模达到1万台套数组合起来的成本大概是1.2元/Wh;如果做到10万台套,就可以到了0.7元/Wh。现在动力电池大概0.5-0.6元/Wh,所以10万台套规模的成本跟纯电动的成本已经非常接近了。 现在燃料电池汽车的生态不好,加氢站建不起来,燃料电池上不了量,上不了量成本就降不下来。现在市场诟病燃料电池汽车无非是两个问题,一个是说燃料电池成本太高,第二是加氢站稀少,这两个都是表面上的原因,最根本的原因就是还缺乏良好的生态体系支撑。
郑贤玲:燃料电池乘用车现在面临的是与锂离子电池纯电动汽车竞争的问题,很多人都认为不可能,您认为燃料电池该怎样突破呢? 余卓平教授:关键在于车载电源方案设计,以目前燃料电池的技术水平,一个好的车载电源方案,可以使氢电复合电源几乎不用补贴就能跟单配大容量锂离子电池方案竞争。 我们比较一下,很多纯电动车配80度电得大容量电池,如果只配15-20度电,再配一个30KW的燃料电池,工作点在15-20kW,这是一个高效点,就是燃料电池效率超过50%,这样的氢电复合电源的效果就足以好过80度电得单一电池电源。首先这个方案足以消除纯电动车的里程担忧,因为加氢的时间很短,三分钟就解决了,同时氢电复合电源已可在零下30摄氏度环境下正常工作,解决了动力电池怕冷的问题。 再来比较一下成本,20度电和80度电相差60度电,以电池成本0.6元/Wh计算,可以省下3.6万元;如果上到10万台套规模,燃料电池成本下降至1000元/kW以下,燃料电池成本到3万/台以内,达到这个规模储氢罐成本也会下降至1万元/台套左右,轿车储氢量3kg就够了,续航都在500-600公里。最后再看能源成本,现在城市网约车如在公共充电桩充电大约1.6元/度(以上海为例),其中一块钱的电费,0.6元的服务费,如果80度电,因为电池重,百公里耗电就15度电以上,那么百公里运行成本就到了23元。 如果采用氢电复合的方案,假设氢气30元/kg,按照轿车0.7kg/100km氢耗计算,百公里运行成本就是21元。可见,配氢电复合电源的燃料电池汽车与配大容量电池的纯电动汽车相比已有足够的竞争力。 郑贤玲:您是做汽车研究的,目前电动车看起来很成熟了,锂离子电池本身的性能怎样?您怎么看燃料电池与动力电池未来的前景? 余卓平教授:我认为未来的汽车一定是复合电源。你看现在增程式的电动汽车已经成为主力市场,插电混动和插电增程已经超过纯电动,而且插电混动和插电增程比较,我认为未来一定是插电增程的市场,而不是插电混动的市场。 我在这里预期汽车的未来是复合电源不是说我反对锂电池,锂电池是好东西,但我反对用一块电池来做汽车的单一电源。单一用锂电作为电源是有问题的: 首先是充电时间长,快充对电池的安全、寿命和成本都是不利的,而且快充需要800伏的高压也会增加成本;其次是电池的成本仍然高;再其次是锂离子电池怕冷;还有就是大的单一电池会使汽车很重。 如果用前面说的氢电复合电源,可使汽车的重量至少减掉100kg左右。轻量化原本是汽车一个非常重要的技术指标,但现在电动汽车不讲轻量化,只讲续航里程,这是因为电动车补能时间长才会强调这一指标,过去内燃机是没有续航里程这个技术指标的,未来燃料电池汽车也不要去讨论这个技术指标,没有意义,燃油车也不需要1000km,如果加一次氢气能够做到500-600公里,作为家庭用车就足够了。 郑贤玲:为什么未来是插电增程而不是插电混动呢? 余卓平教授:因为从汽车技术的角度来讲,电动机作为汽车的动力源是比内燃机要强得多的,因为它的反应很快,动力特性非常适合汽车上用,就是它零转速的时候有最大的力矩,而发动机在600转以下是没有动力的,所以它要用变速箱、离合器之类的机构来弥补这些不足。 所以从动力性来讲,电机是最理想的车用动力源,既然它是最理想的动力源,为什么要用一个内燃机给它来混合呢?用一个性能差的东西来跟它混合没有意义呀。现在用内燃机来混合的目的是消化内燃机充足的产能,所以,混合动力本质上还是传统的汽车势力在最后消化它的历史包袱。 我认为汽车电动化发展应该归纳为八个字:纯电驱动、复合电源。电机作为动力是最好的,所以没有必要去混合其他动力。只是电源我们还要优化,不要用一块单一电源,应该用复合电源。目前的插电增程也是油电复合电源,就是用一块电池再加上一个燃油发动机驱动的发电机组成车用电源,发动机不是用来做动力源,而是用来发电。现在插电增程这个方向已经逐渐成为新能源汽车的主力。排除一些企业的消化历史包袱考虑,到底是做插电混动好还是插电增程更好,我认为插电增程从性价比上来讲是最优的方案。 郑贤玲:那么您的预期是从油电混合过渡到氢电混合吗? 余卓平教授:是的,未来汽车要实现能源替代,很简单,就是将现在的油电复合变成氢电复合,也就是燃料电池与动力电池组成的车用复合电源,这是汽车产业发展很顺的一条路。我之所以有信心,是因为市场正在按照这个逻辑发展。 我们用不着担心氢能的前途,只要燃料电池做便宜了,氢能基础设施建起来了,将来就没有难度了,自然而然会过渡到氢电混合。 郑贤玲;会不会有意外? 余卓平教授:是的,这个逻辑的前提是控制二氧化碳的排放,2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标依然在,只要这个目标不变,汽车发展的方向就肯定是我们说的这个逻辑。 郑贤玲:很多人都说锂电是一个过渡阶段的产品,您认为会过渡到全功率燃料电池吗? 余卓平教授:从我讲的氢电复合电源来说,动力电池不是过渡产品,会一直在电动汽车上使用。当然,动力电池会不断升级换代,比如未来发展到固态电池,就不是锂电池了。而氢电复合电源中未来燃料电池和动力电池的配比谁大谁小,也是要看两种电源的发展,现阶段因为氢能这个产业没起来,用小燃料电池大动力电池是合理的,如果氢能产业发展起来了,大规模应用后燃料电池价格越来越便宜,可能用大燃料电池小动力电池更合理了。 这是一个过程,现在锂电和燃料电池彼此都用不着反对,现在用一个20来度电的动力电池来复合,但是未来如果燃料电池做得越来越便宜,比电池还便宜的时候就用不着用那么大的电池,可能三度电的电池就够了。我现在不同意全功率的燃料电池,但是不代表我未来也不同意。
郑贤玲:您讲到安全阻力的问题,您看法国的加氢站建在埃菲尔铁塔附近,日本的加氢站建在东京塔下面,韩国加氢站也可以建在国会旁边,但他们似乎也在遭遇一些挫折? 余卓平教授:国外不是领导安全认知的问题,是体制方面的原因,不是领导怕安全,而是领导没有这个权力,他们做不了整体的规划。我们国家按道理是最具备这种可能性的,是因为我们的体制,社会主义市场经济执行力更强,更适合做这种大规划、大推进的产业,所以在变革时期我们国家是占有体制优势的。 为什么说这个事情在中国可以做起来在别的国家做不起来呢?在国外如果因为企业自身的局部和短期利益都反对,政府就很难做得起来,而我们国家如果因为企业自身的局部和短期利益都反对,但国家领导看清楚了战略,有统一的大市场布局,就可能执行下来。比如说中国电动车的成功,其实核心原因是我们对石油进口依赖度70%以上,其他原因都是次要的。 因为我们国家汽车工业发展太快了,但突然发现石油供应并不安全,无法保障持续供应,国家领导必须从战略层面解决这个问题,至少我们国家在电力供应上煤没有那么紧张。所以,可以说我们国家的电动汽车发展也是在最初多数传统企业不赞同的情况下,按照国家意志不断发展出来的。 我认为氢能是改变我们国家将来国际地位的一个重要因素。因为人类社会的发展首先是有没有人类生活发展所需要的资源,生活的资源包括吃的东西、用的东西,而吃的东西和用的东西实际上都靠能源。能源是人类生存的主要资源;第二个是要有用这些资源的技术;第三个其实就是管理,什么东西贵什么东西便宜是管理者定的,钱是政府印的,能源定价也是由政府决定的,到底是氢便宜还是煤便宜都是政府可以通过机制设计来决定的,管理者就是平衡各种能源的关系。 人类的第一个能源是火,木材是能源,持续了几千年,默克尔的回忆录说,在过去2000年中,有1800年中国是经济大国,虽然当时国与国之间交往少,但是中国的经济的发展1800年都是世界经济大国,但当时的能源就是最原始的能源,就是木材。 为什么200多年前我们变得落后了,就是英国发现了煤,造就了大英帝国;然后能源升级到了石油的年代,石油天然气又造就了美帝国;如果下一代的能源是光、风加氢的能源时代,中国跑在前面,那么中国就能拉回经济大国、世界强国的地位。 原来的能源靠矿产,我们国家的煤资源还可以,但等到我们国家把煤发展成主体能源的时候人家已经升级到石油天然气了,我们国家石油天然气资源非常有限,所以在建国初期,国外封锁我们的时候,我们的汽车曾经背过“煤气包”。 现在我们的光伏产业和风力发电能力都在全球领先,如果我们的氢能产业能够把制储运用,就是我说的第二个重要因素——技术全面掌控,那我们就牛气了。现在是从天上掉的资源,又不是从地底下挖资源,大家机会都平等,所以,发展能源产业的机会就不再是拥有地下资源或控制这个资源,而是掌控好氢能产业技术,营造好这个产业的发展生态。 郑贤玲:您刚才谈到了风光的储能问题,您看现在电动汽车比氢燃料电池汽车跑得快,电化学储能又比氢储能更成熟,您觉得锂电能够满足电力系统储能需求吗? 余卓平教授:用电池储能解决不了长时储能的问题,不能把夏天的太阳放到冬天来用,首先不能把太阳能和风能长时间的储在电池里面,长时间的储在电池里面是没有意义的,储能的电池只能是即储即用,电池储能是以天、以小时为单位的。用电池来储存跨月跨年的能源是不现实的。 其次,电化学储能是不能长距离的运输的。所以作为未来的能源特征,要可交易、可运输,但储能电池肯定是不能运输的。 所以,储能电池无法实现跨地域长周期的储存电能。这个是储能电池是做不到的,但是储能电池有它的用途,可以在一个很局部的地区很短时间的颠来倒去赚电的差价,所以大家都要看清楚,不是说储能电池不好,是它解决不了可再生能源消纳的根本性问题。 郑贤玲:我理解可再生能源是一个具有制造业属性的产业,产业生态的改变必然也会带来行业的改变,包括传统能源的危机和新能源带来的契机,您觉得能源生态的改变会带来怎样的商业机会? 余卓平教授:这将是一次巨大的改变,新的赛道竞争的不再是矿产资源,那么能源企业就可以重新构建。包括地方经济也一样,原来上海没有大的能源公司,因为上海地下没有煤矿也没有石油,所以不可能成为大的能源基地,上海的能源公司申能股份才百亿级的规模,这其实算不上能源公司,充其量只是用能源的公司,只是靠上海人用能源才形成这样的规模,否则连这样的企业都没有。 但现在上海有机会了,当然现在上海的光伏资源不一定有优势,但作为沿海城市,如果有风电技术就可以将沿海的风变成电力。如果上海把制造能源的公司也做起来,那就不是现在申能的规模了。 广东地区也一样,如果把胡焕庸线一拉,线下的国内发达地区在这一能源转型中都有机会,因为这些地区拥有更多的技术和人才,而且有市场需求,如果发达地区的领导看清了这个趋势,这是一次能源转型和经济发展绝好的机会。 郑贤玲:记得两年前您跟我说,氢能产业发展的核心是储运,您对我们中集提出了一些建议和期望,我们在储运方面重点还是在推高压储氢,液氢装备能力也很强,如果未来储运方向选择甲醇、液氨或有机液体储氢,我们的槽罐也是世界冠军产品,除了装备,在氢能领域您对我们还有其他建议吗? 余卓平教授:中集过去是交通运输装备企业,现在可以扩展到能源产业,原来能源产业是垄断产业,因为矿产可以控制,但天上掉馅饼的太阳能不是国家可以控制的,如果企业能够利用好太阳能国家是鼓励的。所以,中集可以从这个角度进入能源行业。 中集未来的半挂车也会发生变化,自动驾驶技术成熟后你们的半挂车装备好自驾底盘,把集装箱往平板上一放,底盘就驱动车辆自己跑了,所以对你们中集的建议首先是通过氢能交通介入能源行业,再就是与自动驾驶技术企业合作推进货物运输的无人驾驶,虽然看起来比燃料电池汽车产业化远一点,但也很快,大约十年,现在特斯拉全无人驾驶技术已经很成熟了,马斯克提出中国市场对他开放,李强总理已经答应了,所以无人驾驶技术会提速。
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