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氢燃料电池发展宜布局公共交通并“由浅入深”
——专访清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席毛宗强
2015-12-28 11:11  · 来源:中国能源报  · 作者:焦旭 姚金楠  · 责编:卢奇秀

  编者按

  近年来,国家已将发展氢燃料电池作为一个重要方向列入了国家清洁汽车的开发计划,然而,目前我国氢燃料电池车产业化进程缓慢,氢能源应用距实现大规模商业化运作尚远。业内认为,缺乏加氢站是氢燃料电池车发展的一道坎,而汽车制造企业普遍对氢燃料电池车兴趣不足。

  日前,清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席毛宗强受邀赴美参加了国际标准化组织氢能技术委员会(ISO/TC 197)2015年会,并在美国加州实地考察了氢燃料电池车的发展现状。《中国能源报》记者就此专访了毛宗强教授。

  中国能源报:此次赴美考察,有哪些收获?

  毛宗强:这次去美国参加ISO/TC 197的年会,同时考察了美国加氢站的建设。美国在氢能源应用上发展很快,特别是加州氢燃料电池车的发展是全美最好的。在这次考察中,我自己驾驶了氢燃料电池车,还参观了5座加氢站,并体验了全自助式加氢过程,感触颇深。

  这不是我第一次尝试驾驶氢能汽车,感觉很不错。在加氢站只需要3分钟就可以充满气罐,汽车可以行驶700公里,时速最高可达180公里/小时。考察过程中, 我们认结了的位开氢燃料电池车的美国朋友,即使是上了年纪的老人都觉得自己开车到加氢站独立加氢操作很便捷。

  在加州,一般的用户都以租赁的形式使用氢燃料电池车。以丰田燃料电池车为例,其租赁价格为500美元/月,这其中还包括燃料和维修费用。如果要买一辆新车则需要约5.7万美元(无补贴),美国政府还可退税1.4万美元,汽车经销商提供3年的燃料费。所以目前阶段加氢都是免费的。加州计划到2018年实现氢燃料电池车保有量达1万辆,到2020年突破2万辆。

  加州目前有10座向公众开放的加氢站,加州政府的支持力度很大,预计到2016年底要完成50座新站建设,这种支持不仅体现在资金上,还有涉及土地使用、能源安全等问题的指导意见。未来新建的加氢站都会与加油站、加天然气站“捆绑”在一起。

  中国能源报:与国外相比,我国氢燃料电池汽车发展的差距有多大?

  毛宗强:国际上,对氢燃料电池车发展比较重视的国家有日本、美国、德国和韩国。其中在氢能源应用方面最积极的是日本。可以说丰田、本田、通用、奔驰都是世界上领先的制造氢燃料电池车的公司。目前,我国氢燃料电池车和加氢站与这些国家的差距比较大,一方面是数量,另一方面是技术。

  从氢燃料电池车来看,国际上已进入商业化前沿,日本最大汽车制造商丰田在2014年底宣布氢燃料电池车“未来”商业化、本田宣布2015年3月实现量产旗下氢燃料电池车。奔驰和通用也计划在2017年实现产业化。韩国现代通过赠送和试驾的方式已将氢燃料电池车推向北美、北欧市场。反观我国,在燃料电池的研究方面起步很早,2000年前后已经取得了一定成果,但是国内汽车制造企业没有积极性,在国家支持下只有上汽在做相关工作。起初,我们希望企业可以成为主导,但实际上还是高校在推进技术发展。现在我们需要的并不是样机和实验室产品,氢能源应用更需要的是市场化和商业化,要从科研向产业化转变。

  从加氢站建设来看,上述国家正在大力扩建规模。除美国以外,德国计划2023年完成建设400座加氢站;日本在东京、名古屋、大阪和福冈四大城市市区和高速公路建设100座加氢站,韩国也拟建50个加氢站。而我国在2008年北京奥运会和2010年上海世博会期间共建了3座加氢站,目前广东佛山正在建设第4座。

  在技术方面,国外氢燃料电池乘用车必须能保障5000个工作小时,按美国行业标准每小时至少行驶30英里(约48公里),商用车(巴士)则要保障1.8万个工作小时,目前,有的燃料电池商用车已经超过2万个工作小时。而国产氢燃料电池乘用车工作时限仅有2000个小时左右,之后就必须要更换电池。对于氢燃料电池车来说,更换电池就意味着要换新车。中国能源报: 哪些因素造成氢燃料电池车产业化进程缓慢?

  毛宗强:要想实现产业化需要从技术、车、加氢站一步步扎实推进,同时也离不开政府支持和标准化建设。

  举个例子,今年的ISO/TC 197年会主要讨论集中在加氢站的标准化问题上,这就涉及了加氢站方方面面的专利和标准。工作组主要由日本、美国和德国组成,中国只能当听众,原因就在于这些国家有充分的现实数据支撑,已经成形了初步的产业化。

  从国家层面讲,有关氢燃料电池车已经有了一些规范,还有一部分正在编写中。但标准的出台仅仅是解决了“有标准可依”的问题。加氢站是燃料电池车的生命线,真正建造一个加氢站,是需要政府各部门的大力支持和配合的。加氢站相关标准已经出台,但还远远不够。我国还没有明晰的车用氢气加注站的建设规划,也没有制定氢燃料电池车发展路线图,更没有专门机构负责此事。

  当然,国内燃料电池还存在寿命短、成本高、能量密度低等尚未突破的问题。因此,我们要正视差距,以合作的模式缩小差距,做到“先合作再超越”,逐步与世界先进水平看齐。

  中国能源报:氢燃料电池车的未来将如何发展?

  毛宗强:首先,我国氢气产量位居全球第一,2012年氢气产量达到1600万吨。第二,现在的氢可以从风电、太阳能发电来,是真正的清洁能源和可再生能源。第三,氢气价格具有竞争力,1公斤氢气相当于1美国加仑汽油,但氢气可比汽油环保多了。

  现在国外的氢燃料电池车是以乘用车为发展主流,然而这种发展模式并不适合我国的实际。在中国更适合开发氢燃料电池商用车,也就是氢燃料电池巴士,一方面是技术门槛相对较低,另一方面是公共交通的平均成本低,还能起到良好的社会推广效果。

  早在2004年,我国就有氢燃料电池大巴的第一个示范项目,2008年奥运会期间又有3辆示范车,2010年上海世博会又有6辆示范车,遗憾的是至今还没有样车下线。将氢燃料电池应用到公共交通上不仅顺应中国国情,也是地方政府所希望的。广东省云浮市和佛山市,正在与国外公司合作引进生产线,预期达到300辆大巴的规模。

  另一方面,区别于地铁的城市轻轨领域, 2013年1月西南交大建成我国首台新能源燃料电池轻轨机车,2015年3月世界首列氢能源有轨电车在青岛南车四方竣工下线,2016年将生产至少10辆,遗憾的是其燃料电池的核心组件还需要进口。

  要让氢燃料电池车完全替代现有车型,实现利用氢能的“深绿”阶段,目前来看为时尚早。我们可以先发展轻轨、氢燃料电池大巴等专用车辆,在发展的过程中,逐渐完善加氢站等基础设施,待产业发展到一定阶段,再来发展燃料电池乘用车。此外,氢能利用也不能只着眼于氢燃料电池车,还要推广混氢的利用方式,在容易商业化的“浅绿”阶段加大拓展力度。

       研究显示,在天然气里掺加大概20%左右的氢气,制成混氢天然气(HCNG),替代现有的天然气汽车,环保作用非常明显。而且,虽然氢气的热值只有天然气的1/3,但在天然气中掺加了一定比例的氢气后却能够实现同等热值基础上气耗不增。这表明,HCNG不仅能够代替交通领域20%的天然气,而且有效提升了掺在天然气中氢气的价值。同时,HCNG也可用作工业或民用燃料,这样既能解决天然气短缺问题,也没有影响价格上涨。

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