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清华大学车辆学院院长李建秋:预计氢燃料电池汽车2025年左右迎高速增长

作者:中国储能网新闻中心 来源:21世纪经济报道 发布时间:2021-09-19 浏览:
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原标题:对话清华大学车辆学院院长李建秋:预计氢燃料电池汽车2025年左右迎高速增长

再过五年,燃料电池比现在的成本会低得多,耐久性预计会达到两万小时,基本上能够做到跟整车同寿命,基础设施的建设也会更加完善。

21世纪经济报道记者 左茂轩 北京报道 “从技术的成熟度来讲,燃料电池汽车还没有到性能和成本能够大规模的跟传统的燃油车或者纯电动车PK的阶段,大概还需要5-10年左右。”9月9日,在中国电动汽车百人会联合21世纪经济报道等媒体推出的大型深度访谈栏目《百人思享汇》上,清华大学车辆与运载学院院长李建秋接受21世纪经济报道记者采访时表示。

8月底,财政部、工信部、科技部、国家发展改革委、国家能源局正式批复了北京、上海和广东三个首批燃料电池汽车示范城市群。作为除了纯电动汽车之外新能源汽车发展的另一技术方向,我国氢燃料电池产业的发展,再迎政策春风。

李建秋认为,之所以采用示范城市群的方法来推广氢燃料电池汽车,是因为需要解决氢能的供应问题、加氢的问题以及车辆本身等问题,燃料电池汽车的技术链和产业链更长、更加复杂。

之所以首批三大示范城市群选择了北上广,一方面是因为要因地制宜,寻找比较便宜、氢能比较富足的区域,降低车的运营成本。另外一方面,也需要在本区域内燃料电池整个产业链相关的基础比较完善,企业的能力、技术的能力比较完整,北京、上海、广东等这三个区域,在燃料电池的技术、研发和产业方面处于全国领先地位。

对于氢燃料电池商业化前景,李建秋表示,在乘用车领域,轿车的主流仍然是纯电动,燃料电池只是在大型的三排座的MPV、SUV,或者在里程要求比较远的地区东北严寒地区可以装备一些。氢燃料电池汽车的应用场景主要是在商业车领域。

“再过五年,燃料电池比现在的成本会低得多,耐久性预计到2025年会达到两万小时,基本上能够做到跟整车同寿命,基础设施的建设也会更加完善。同时,目前在整个行业里头面临的一些薄弱环节,经过这五年的攻关,也会更加完善,技术的成熟程度、产业自给自足的能力,自主可控的程度也会比现在好得多。相信到那个时候燃料电池汽车会迎来一个更高速的增长,会有比较明显的产量释放。”李建秋表示。

在即将到来的2022年冬奥会上,氢燃料电池汽车也会承载北京和张家口两地之间的一些接驳任务。

“以亿华通和北汽福田为代表的新一代的燃料电池客车已经具备了比较好的性能,续驶里程已经可以达到700公里,加一次氢。可以完整地从大兴机场到崇里滑雪场开一个来回。”李建秋说。

清华大学车辆与运载学院被誉为中国汽车产业的“黄埔军校”,在学界与业界的合作中发挥着重要的作用,除了前沿技术的研究之外,也向业界培养和输送了大量人才。不过,汽车工业的发展热点或者竞争的关键技术所在转移到了以新能源汽车为标志的低碳化、电动化的时代,以培养机械专业人才为主的高校汽车工程专业也需要积极适应这种变化。

李建秋表示,车辆作为一个行业,它已经把很多前沿学科的成果交叉融合在一起。所以,在这样的情况下,如果还固守原有的机械为主的人才培养体系,就满足不了给行业提供尖端人才、最需要的人才的需求,交叉融合对未来整个汽车行业人才培养非常重要。

而由于汽车技术变革的时代,对整个汽车行业的人都提出了更高的要求。汽车行业中现在的从业人员,大学时期教育可能是以机械为主,因此平时也要积累、要学习,形成一个完整的交叉型、复合型的知识体系,适应汽车行业和时代发展的需要。

燃料电池汽车和燃油车、纯电动车PK还要5-10年

《21世纪经济报道》(下称“《21世纪》”):近日,财政部、工信部、科技部、国家发展改革委、国家能源局正式批复了北京、上海和广东三个首批燃料电池汽车示范城市群。政府对燃料电池车的推广,跟之前的纯电动汽车的运营推广的计划感觉不太一样,城市群的示范运营对燃料电池车商业化的发展能起到什么样的促进作用?

李建秋:燃料电池示范城市群,的确和2009年开始启动的纯电动汽车“十城千辆”示范有所不同,那个时候在政策上是以补车企为主,但是,这次是由地方政府几个城市群或者一个区域联合来开展完成示范的任务。

为什么要这么做?

因为燃料电池整个汽车的产业链很长,它需要解决氢能的供应问题,要解决加氢的问题,还要解决车辆本身的问题,所以,燃料电池汽车的技术链和产业链相对来说要长得多,要复杂一些。

为什么没有用原来的“十城千辆”这种补贴模式呢?

主要的原因还是要因地制宜,氢能并不是每个地方都比较便宜,还是要找比较便宜、氢能比较富足的区域来做示范,比较便宜的氢能的来源,持续运行的时候,车的运营成本才不至于很高。这是第一个条件。第二个条件,在本区域内燃料电池整个产业链相关的基础也要比较完善,企业的能力、技术的能力要比较完整,我们看现在政府公布的第一批,北京、上海、广东这三个区域,在燃料电池的技术、研发和产业方面处于全国领先地位。

从技术的成熟度来讲,燃料电池汽车现在也还没有到性能和成本能够大规模的跟传统的燃油车或者纯电动车PK的阶段,我们认为大概还需要5-10年左右。现在,国内一年氢燃料电池汽车的规模大概是几千台,单个企业大概是1000台,还没有看到哪一家一年超过2000台发动机的供应量。在这种小规模的情况下,更多的是要解决产业链本身以及一些零部件的技术问题,形成稳定的市场供应。

氢燃料电池汽车城市示范群,要通过示范,提质增量,提高质量,在技术的水平上要提高,同时数量要扩大,实现性能提高的同时降低成本,希望经过3-5年,我们的氢能基础设施进一步的普及,为今后的大规模推广应用打下基础。

《21世纪》:现代汽车发布了“氢能愿景2040”,决定2028年在商用车领域全面切换成氢燃料电池汽车,随后才会用到乘用车领域。你对氢燃料电池汽车的商业化及产业化潜力有怎样的预测?

李建秋:我们大概在十年前就有一个基本的判断,氢燃料电池汽车主要在商用车领域来应用,所以我们国家很早就制定了轿车纯电动、商用车采用燃料电池的技术路线。通俗地来讲,纯电动车是替代原来汽油机的那些车,燃料电池车是替代原来柴油机的那些车。

2009年,我们国家从“十城千辆”开始主推纯电动汽车,现在无论是市场还是技术都接受了,这已经成为行业的主流,并且引领国际的潮流。但同时另外一方面,我们国家在燃料电池商用车领域的发展也是比较快的,在技术上进步也很大。

商用车领域,燃料电池汽车会作为一种主流的发展方向。不过,等到2025年左右,燃料电池在成本比现在还会再下降到1/3-1/4的时候,它的耐久性也比较好了,它就具备了比如在北方地区装备轿车的可能性。

总体来说,在乘用车领域,轿车的主流仍然是纯电动,燃料电池只是在大型的三排座的MPV、SUV,要求里程比较远的或者在东北严寒地区,可以装备一些。

我们国家燃料电池汽车的商业化已经开始了,由于双碳目标,随着五部委燃料电池示范城市计划的推进,我相信未来几年燃料电池汽车的数量会大幅度的上升,并且燃料电池车辆本身的性能和它的成本还会进一步的改善。

《21世纪》:车企该如何布局氢燃料电池汽车?

李建秋:我认为,目前乘用车企业的重心仍然要以纯电动和智能化作为主攻的方向。

商用车领域一贯的特点是,包括我们传统商用车的领域,整车企业是整车企业,发动机企业是发动机企业。

目前,燃料电池汽车主要是在商用车领域应用,几个主流的商用车企业,例如一汽、东风,潍柴,也包括像亿华通这样的新兴企业,都在很认真地聚焦于商用车燃料电池本身的研发。长城和上汽比较特殊,这两家企业作为以乘用车为主的企业,但是也深度介入了燃料电池发动机本身的研发。而其他的商用车企业,更多的是考虑将来在企业发展战略里,会选用谁家的燃料电池发动机来配套。

传统商用车的商业模式跟乘用车不太一样,因此,将来既会有整车企业自己做燃料电池发动机的,也会有独立的燃料电池发动机企业给整个行业供货。

相信再过五年,燃料电池比现在的成本会低得多,耐久性预计到2025年会达到两万小时,基本上能够做到跟整车同寿命,基础设施的建设也会更加完善。同时,目前在整个行业里头面临的一些薄弱环节,经过这五年的攻关,也会更加完善,技术的成熟程度、产业自给自足的能力,自主可控的程度也会比现在好得多。相信到那个时候燃料电池汽车会迎来一个更高速的增长,会有比较明显的产量释放。

《21世纪》:如果五年后,氢燃料电池汽车有些应用上的挑战和困难都解决之后,在那个时间点,乘用车会不会也出现氢燃料电池汽车的普及应用?

李建秋:这个问题要看到时候燃料电池的成本能够降到什么程度,性能能够达到什么程度,也要看电动车的发展程度。

实际上,这两个路线一直是有竞争的。目前,对于乘用车来讲,氢燃料电池汽车的主要竞争劣势实际上是储氢。70兆帕的储氢系统体积,以及它需要用碳纤维,成本较高,使得目前燃料电池轿车在成本上跟纯电动还是难以竞争的。

五年之后,纯电动车的性价比和燃料电池车的性价比会发展到什么程度呢?我们现在还不太好判断。因为动力电池的技术这些年也在高速发展,包括固态电池的技术,即使不用固态电池技术,现在像宁德时代、比亚迪,他们在纯电动轿车上面做到1000公里的续驶里程,我认为已经没有什么主要的技术障碍了,只是产品开发、认证需要有一个周期,如果不出意外的话,我相信明年就会有企业推出续驶里程1000公里的纯电动轿车。

所以,在这样的形势下,实事求是地讲,我相信轿车未来还是以纯电动为主。目前,从市场和消费者的反馈来看,我认为将来轿车的主要竞争点是在纯电平台的基础上,怎么把智能化融合好,也就是智能电动汽车才是将来改善生活、提高出行质量一个非常重要的点。

关于燃料电池乘用车的推广,只有等到商用车的普及比较高了,加氢站也比较多了,氢的成本也比较低了,燃料电池的发动机也比较便宜了,这个时候可能会在北方地区比较冷的地区有所应用,因为它在冬天的续驶里程和纯电动相比不会有明显的缩短,我相信它将来会有一个回潮,在北方地区,尤其我们的东北地区。

《21世纪》:2022年冬奥会即将来临,冬奥会的氢燃料电池汽车示范运营的推广计划有哪些?

李建秋:科技冬奥,北京和张家口两地都制定了燃料电池汽车示范的计划。目前,在张家口大概会有400-600辆燃料电池车,从2018年开始已经经历了三个冬天连续的示范,在高原和高寒地区,燃料电池的环境适应性已经基本得到了验证,相关的技术也已经趋于成熟。以亿华通和北汽福田为代表的新一代的燃料电池客车已经具备了比较好的性能,续驶里程已经可以达到700公里,从大兴机场到崇里滑雪场加一次氢可以完整地开一次来回。

冬奥会的时候,燃料电池车会承担从北京到张家口长里程往返的一些运动员或者是相关的游客运输的任务,能够给科技冬奥起到很好的交通保障的作用。

汽车行业需要更多多学科人才

《21世纪》:丰田在氢燃料电池汽车的发展上走在前列,清华大学和丰田有比较密切的合作,合作大概是一个什么样的情况?

李建秋:两年前,清华大学跟丰田成立了氢能与燃料电池联合研究中心,我是当时研究中心的主任。丰田和清华大学车辆与运载学院还成立了另外一个联合研究中心,即智能汽车与智能交通联合研究中心。丰田跟我们清华有一个联合研究院,是丰田跟我们整个学校层面来签的。丰田在清华一共有四个中心,其中有两个是设在车辆与运载学院。

我们跟丰田开展高水平的燃料电池方面的合作,涉及到新一代的膜电极的制备工艺、膜电极本身的环境适应性和耐久性,还涉及到丰田的燃料电池发动机怎样适应中国北方的环境等,将来还会在氢能的普及方面进一步开展合作。

通过高水平的合作,一方面让我们深度了解丰田在整个氢能社会的转型和燃料电池汽车上的战略,另一方面,我们也在跟丰田介绍我们中国新能源汽车的发展战略,大家一起来推动新能源汽车转型。经过两年多的合作,双方都非常珍惜。这个合作我们会持续下去。

丰田在合作中也收获了很多。比如,结合科技冬奥,怎么样更好地把丰田的燃料电池用在科技冬奥核心区的车辆上面,丰田也和亿华通、一汽等国内公司成立了合资公司,这是非常难得的,我相信也是跟我们的合作,和我们彼此的沟通是很有关系的。

另一方面,通过交流,我们也让丰田认识到我们轿车发展纯电动技术的科学性和合理性,所以可以看到丰田也开始研发纯电动轿车。丰田作为全球首屈一指的大企业,它的技术布局是非常全面的。它既有混合动力,也有燃料电池,现在也开始发展纯电动。对丰田来说,市场上有什么样的需求,他们也可以拿出什么样的解决方案来造相应的车。

当然,我们通过跟丰田的合作,也进一步帮助我们回过头反思我们中国的汽车工业应该怎么样发展、怎么样聚焦、怎么样作出重点的战略部署,我们国内总体研发的能力和水平在没有完全达到一流水平的情况下,我们怎么样能够帮助整个产业取得一流的成果。

过去这些年,我们的纯电动战略以及现在商用车燃料电池的战略,是经过清华大学车辆与运载学院欧阳明高院士等这样的行业领军人物,反复论证和迭代,结合中国的实际情况提出的,很适应我们的国情,也让我们国家在相对比较少的投入下,技术上取得了快速的进步,产业方面作出了非常好的实效。

《21世纪》:大学的任务是培养人才,输送到业界。现在汽车行业发生了很大的变化,汽车行业需要更多学计算机或者学集成电路的学生,反而不再需要那么多传统的机械工程专业的学生了,现在学内燃机、发动机、变速器专业的学生找工作很难,作为清华大学车辆与运载学院院长,怎么看这种情况?有着怎样的思考?

李建秋:作为清华车辆运载学院的院长,我的第一要务就是为汽车行业培养人。从去年年底到今年上半年整个期间,我们在汽车工程学会张进华秘书长和赵莲芳副秘书长的组织下,我们几个相关的高校也在论证汽车技术变革下汽车工业的人才培养这个关键问题。我们比较一致的看法是,汽车行业是一个多学科交叉和融合的产物。但我想稍微纠正一下,并不是说我们汽车行业就不需要机械方面的人才了,而是说我们需要更多多学科的人才,机械行业我们也是需要的。

过去一百多年来,从汽车诞生开始,内燃机、变速器、制动系统、包括车身的材料等等,机械学科给我们整个汽车行业一百多年来的人才培养还是打下了非常好的基础。但是最近十年来,由于我们整个行业的技术变革,使得低碳化、电动化、智能化、网联化“新四化”成为趋势,让整个汽车行业的人才需求发生了翻天覆地的变化。

作为高校,我们不仅仅只是教机械方面的人才,机械方面的人才我们还要继续教,要培养,要准备。汽车作为一个一个移动载体,它最基础的部分仍然涉及到运动学、动力学、材料等等,这都是机械学科的技术。

但是,汽车工业的发展热点或者竞争的关键技术所在,的确已经转移到了以新能源汽车为标志的低碳化、电动化的时代,以智能汽车为代表的自动驾驶技术,智能感知、多传感器融合,甚至云控、交通人工智能、大数据等等,车辆作为一个行业,它已经把很多前沿学科的成果交叉融合在一起。

所以,在这样的情况下,如果我们还固守原有的机械为主的人才培养体系,我们就满足不了给行业提供尖端人才、最需要的人才的需求,行业就会主动的去找像计算机、自动化等其他的一些学科的人才来满足行业的需求。所以,我们也是跟中国汽车工程学会一起向教育部建议,要设立车辆工程的交叉学科,让我们的人才培养方案更能够满足未来汽车行业多学科交叉融合发展的特点。

现在,我们在本科和研究生阶段课程重构,做了很大的修改和梳理。学生既要学机械方面的一些基础知识,也要学强电弱电方面的一些知识,还要学计算机和信号处理方面的一些知识。通过这些知识,他们能够了解,也能够理解这些学科的尖端技术是怎么样在汽车行业落地,变成产品和产业的。将来,他无论接触到汽车行业里面哪个部分,都不觉得陌生,等到开展相应研发工作的时候,凭着现在知识的基础,自己能够深入的学进去、做进去,最后完成我们前沿的研发。交叉融合是未来整个汽车行业人才培养非常重要的一点。

我们汽车行业里现在的从业人员,他们接受大学教育的年代可能是以机械为主的。由于汽车技术变革的时代,对我们整个汽车行业的人都提出了更高的要求,因此平时也要积累,也要学习,形成一个完整的交叉型、复合型的知识体系,更能够适应汽车行业和时代发展的需要。

不仅仅只是地面的汽车,我们整个交通运输行业或者交通领域在发生电动化、低碳化、智能化、网联化的变革,其实其他的交通领域,例如海运、航运、铁路交通等,也是发生了一样类似的变化趋势。也就是说能源动力的变革、信息和控制系统的变革,使得我们的未来出行会更加智能、更加灵活、更加电动、更加低碳。这是我们人类出行总的趋势,所以在这样大的趋势下面,我们泛交通领域的人才培养都要主动谋求转变。

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