21世紀經濟報道記者 左茂軒 北京報道 “從技術的成熟度來講,燃料電池汽車還沒有到效能和成本能夠大規模的跟傳統的燃油車或者純電動車PK的階段,大概還需要5-10年左右。”9月9日,在中國電動汽車百人會聯合21世紀經濟報道等媒體推出的大型深度訪談欄目《百人思享匯》上,清華大學車輛與運載學院院長李建秋接受21世紀經濟報道記者採訪時表示。
8月底,財政部、工信部、科技部、國家發展改革委、國家能源局正式批覆了北京、上海和廣東三個首批燃料電池汽車示範城市群。作為除了純電動汽車之外新能源汽車發展的另一技術方向,我國氫燃料電池產業的發展,再迎政策春風。
李建秋認為,之所以採用示範城市群的方法來推廣氫燃料電池汽車,是因為需要解決氫能的供應問題、加氫的問題以及車輛本身等問題,燃料電池汽車的技術鏈和產業鏈更長、更加複雜。
之所以首批三大示範城市群選擇了北上廣,一方面是因為要因地制宜,尋找比較便宜、氫能比較富足的區域,降低車的運營成本。另外一方面,也需要在本區域內燃料電池整個產業鏈相關的基礎比較完善,企業的能力、技術的能力比較完整,北京、上海、廣東等這三個區域,在燃料電池的技術、研發和產業方面處於全國領先地位。
對於氫燃料電池商業化前景,李建秋表示,在乘用車領域,轎車的主流仍然是純電動,燃料電池只是在大型的三排座的MPV、SUV,或者在里程要求比較遠的地區東北嚴寒地區可以裝備一些。氫燃料電池汽車的應用場景主要是在商業車領域。
“再過五年,燃料電池比現在的成本會低得多,耐久性預計到2025年會達到兩萬小時,基本上能夠做到跟整車同壽命,基礎設施的建設也會更加完善。同時,目前在整個行業裡頭面臨的一些薄弱環節,經過這五年的攻關,也會更加完善,技術的成熟程度、產業自給自足的能力,自主可控的程度也會比現在好得多。相信到那個時候燃料電池汽車會迎來一個更高速的增長,會有比較明顯的產量釋放。”李建秋表示。
在即將到來的2022年冬奧會上,氫燃料電池汽車也會承載北京和張家口兩地之間的一些接駁任務。
“以億華通和北汽福田為代表的新一代的燃料電池客車已經具備了比較好的效能,續駛里程已經可以達到700公里,加一次氫。可以完整地從大興機場到崇裡滑雪場開一個來回。”李建秋說。
清華大學車輛與運載學院被譽為中國汽車產業的“黃埔軍校”,在學界與業界的合作中發揮著重要的作用,除了前沿技術的研究之外,也向業界培養和輸送了大量人才。不過,汽車工業的發展熱點或者競爭的關鍵技術所在轉移到了以新能源汽車為標誌的低碳化、電動化的時代,以培養機械專業人才為主的高校汽車工程專業也需要積極適應這種變化。
李建秋表示,車輛作為一個行業,它已經把很多前沿學科的成果交叉融合在一起。所以,在這樣的情況下,如果還固守原有的機械為主的人才培養體系,就滿足不了給行業提供尖端人才、最需要的人才的需求,交叉融合對未來整個汽車行業人才培養非常重要。
而由於汽車技術變革的時代,對整個汽車行業的人都提出了更高的要求。汽車行業中現在的從業人員,大學時期教育可能是以機械為主,因此平時也要積累、要學習,形成一個完整的交叉型、複合型的知識體系,適應汽車行業和時代發展的需要。
以下是當天對話內容,有刪節:
燃料電池汽車和燃油車、純電動車PK還要5-10年
《21世紀經濟報道》(下稱“《21世紀》”):近日,財政部、工信部、科技部、國家發展改革委、國家能源局正式批覆了北京、上海和廣東三個首批燃料電池汽車示範城市群。政府對燃料電池車的推廣,跟之前的純電動汽車的運營推廣的計劃感覺不太一樣,城市群的示範運營對燃料電池車商業化的發展能起到什麼樣的促進作用?
李建秋:燃料電池示範城市群,的確和2009年開始啟動的純電動汽車“十城千輛”示範有所不同,那個時候在政策上是以補車企為主,但是,這次是由地方政府幾個城市群或者一個區域聯合來開展完成示範的任務。
為什麼要這麼做?
因為燃料電池整個汽車的產業鏈很長,它需要解決氫能的供應問題,要解決加氫的問題,還要解決車輛本身的問題,所以,燃料電池汽車的技術鏈和產業鏈相對來說要長得多,要複雜一些。
為什麼沒有用原來的“十城千輛”這種補貼模式呢?
主要的原因還是要因地制宜,氫能並不是每個地方都比較便宜,還是要找比較便宜、氫能比較富足的區域來做示範,比較便宜的氫能的來源,持續執行的時候,車的運營成本才不至於很高。這是第一個條件。第二個條件,在本區域內燃料電池整個產業鏈相關的基礎也要比較完善,企業的能力、技術的能力要比較完整,我們看現在政府公佈的第一批,北京、上海、廣東這三個區域,在燃料電池的技術、研發和產業方面處於全國領先地位。
從技術的成熟度來講,燃料電池汽車現在也還沒有到效能和成本能夠大規模的跟傳統的燃油車或者純電動車PK的階段,我們認為大概還需要5-10年左右。現在,國內一年氫燃料電池汽車的規模大概是幾千臺,單個企業大概是1000臺,還沒有看到哪一家一年超過2000臺發動機的供應量。在這種小規模的情況下,更多的是要解決產業鏈本身以及一些零部件的技術問題,形成穩定的市場供應。
氫燃料電池汽車城市示範群,要透過示範,提質增量,提高質量,在技術的水平上要提高,同時數量要擴大,實現效能提高的同時降低成本,希望經過3-5年,我們的氫能基礎設施進一步的普及,為今後的大規模推廣應用打下基礎。
《21世紀》:現代汽車釋出了“氫能願景2040”,決定2028年在商用車領域全面切換成氫燃料電池汽車,隨後才會用到乘用車領域。你對氫燃料電池汽車的商業化及產業化潛力有怎樣的預測?
李建秋:我們大概在十年前就有一個基本的判斷,氫燃料電池汽車主要在商用車領域來應用,所以我們國家很早就制定了轎車純電動、商用車採用燃料電池的技術路線。通俗地來講,純電動車是替代原來汽油機的那些車,燃料電池車是替代原來柴油機的那些車。
2009年,我們國家從“十城千輛”開始主推純電動汽車,現在無論是市場還是技術都接受了,這已經成為行業的主流,並且引領國際的潮流。但同時另外一方面,我們國家在燃料電池商用車領域的發展也是比較快的,在技術上進步也很大。
商用車領域,燃料電池汽車會作為一種主流的發展方向。不過,等到2025年左右,燃料電池在成本比現在還會再下降到1/3-1/4的時候,它的耐久性也比較好了,它就具備了比如在北方地區裝備轎車的可能性。
總體來說,在乘用車領域,轎車的主流仍然是純電動,燃料電池只是在大型的三排座的MPV、SUV,要求里程比較遠的或者在東北嚴寒地區,可以裝備一些。
我們國家燃料電池汽車的商業化已經開始了,由於雙碳目標,隨著五部委燃料電池示範城市計劃的推進,我相信未來幾年燃料電池汽車的數量會大幅度的上升,並且燃料電池車輛本身的效能和它的成本還會進一步的改善。
《21世紀》:車企該如何佈局氫燃料電池汽車?
李建秋:我認為,目前乘用車企業的重心仍然要以純電動和智慧化作為主攻的方向。
商用車領域一貫的特點是,包括我們傳統商用車的領域,整車企業是整車企業,發動機企業是發動機企業。
目前,燃料電池汽車主要是在商用車領域應用,幾個主流的商用車企業,例如一汽、東風,濰柴,也包括像億華通這樣的新興企業,都在很認真地聚焦於商用車燃料電池本身的研發。長城和上汽比較特殊,這兩家企業作為以乘用車為主的企業,但是也深度介入了燃料電池發動機本身的研發。而其他的商用車企業,更多的是考慮將來在企業發展戰略裡,會選用誰家的燃料電池發動機來配套。
傳統商用車的商業模式跟乘用車不太一樣,因此,將來既會有整車企業自己做燃料電池發動機的,也會有獨立的燃料電池發動機企業給整個行業供貨。
相信再過五年,燃料電池比現在的成本會低得多,耐久性預計到2025年會達到兩萬小時,基本上能夠做到跟整車同壽命,基礎設施的建設也會更加完善。同時,目前在整個行業裡頭面臨的一些薄弱環節,經過這五年的攻關,也會更加完善,技術的成熟程度、產業自給自足的能力,自主可控的程度也會比現在好得多。相信到那個時候燃料電池汽車會迎來一個更高速的增長,會有比較明顯的產量釋放。
《21世紀》:如果五年後,氫燃料電池汽車有些應用上的挑戰和困難都解決之後,在那個時間點,乘用車會不會也出現氫燃料電池汽車的普及應用?
李建秋:這個問題要看到時候燃料電池的成本能夠降到什麼程度,效能能夠達到什麼程度,也要看電動車的發展程度。
實際上,這兩個路線一直是有競爭的。目前,對於乘用車來講,氫燃料電池汽車的主要競爭劣勢實際上是儲氫。70兆帕的儲氫系統體積,以及它需要用碳纖維,成本較高,使得目前燃料電池轎車在成本上跟純電動還是難以競爭的。
五年之後,純電動車的價效比和燃料電池車的價效比會發展到什麼程度呢?我們現在還不太好判斷。因為動力電池的技術這些年也在高速發展,包括固態電池的技術,即使不用固態電池技術,現在像寧德時代、比亞迪,他們在純電動轎車上面做到1000公里的續駛里程,我認為已經沒有什麼主要的技術障礙了,只是產品開發、認證需要有一個週期,如果不出意外的話,我相信明年就會有企業推出續駛里程1000公里的純電動轎車。
所以,在這樣的形勢下,實事求是地講,我相信轎車未來還是以純電動為主。目前,從市場和消費者的反饋來看,我認為將來轎車的主要競爭點是在純電平臺的基礎上,怎麼把智慧化融合好,也就是智慧電動汽車才是將來改善生活、提高出行質量一個非常重要的點。
關於燃料電池乘用車的推廣,只有等到商用車的普及比較高了,加氫站也比較多了,氫的成本也比較低了,燃料電池的發動機也比較便宜了,這個時候可能會在北方地區比較冷的地區有所應用,因為它在冬天的續駛里程和純電動相比不會有明顯的縮短,我相信它將來會有一個回潮,在北方地區,尤其我們的東北地區。
《21世紀》:2022年冬奧會即將來臨,冬奧會的氫燃料電池汽車示範運營的推廣計劃有哪些?
李建秋:科技冬奧,北京和張家口兩地都制定了燃料電池汽車示範的計劃。目前,在張家口大概會有400-600輛燃料電池車,從2018年開始已經經歷了三個冬天連續的示範,在高原和高寒地區,燃料電池的環境適應性已經基本得到了驗證,相關的技術也已經趨於成熟。以億華通和北汽福田為代表的新一代的燃料電池客車已經具備了比較好的效能,續駛里程已經可以達到700公里,從大興機場到崇裡滑雪場加一次氫可以完整地開一次來回。
冬奧會的時候,燃料電池車會承擔從北京到張家口長里程往返的一些運動員或者是相關的遊客運輸的任務,能夠給科技冬奧起到很好的交通保障的作用。
汽車行業需要更多多學科人才
《21世紀》:豐田在氫燃料電池汽車的發展上走在前列,清華大學和豐田有比較密切的合作,合作大概是一個什麼樣的情況?
李建秋:兩年前,清華大學跟豐田成立了氫能與燃料電池聯合研究中心,我是當時研究中心的主任。豐田和清華大學車輛與運載學院還成立了另外一個聯合研究中心,即智慧汽車與智慧交通聯合研究中心。豐田跟我們清華有一個聯合研究院,是豐田跟我們整個學校層面來籤的。豐田在清華一共有四個中心,其中有兩個是設在車輛與運載學院。
我們跟豐田開展高水平的燃料電池方面的合作,涉及到新一代的膜電極的製備工藝、膜電極本身的環境適應性和耐久性,還涉及到豐田的燃料電池發動機怎樣適應中國北方的環境等,將來還會在氫能的普及方面進一步開展合作。
透過高水平的合作,一方面讓我們深度瞭解豐田在整個氫能社會的轉型和燃料電池汽車上的戰略,另一方面,我們也在跟豐田介紹我們中國新能源汽車的發展戰略,大家一起來推動新能源汽車轉型。經過兩年多的合作,雙方都非常珍惜。這個合作我們會持續下去。
豐田在合作中也收穫了很多。比如,結合科技冬奧,怎麼樣更好地把豐田的燃料電池用在科技冬奧核心區的車輛上面,豐田也和億華通、一汽等國內公司成立了合資公司,這是非常難得的,我相信也是跟我們的合作,和我們彼此的溝通是很有關係的。
另一方面,透過交流,我們也讓豐田認識到我們轎車發展純電動技術的科學性和合理性,所以可以看到豐田也開始研發純電動轎車。豐田作為全球首屈一指的大企業,它的技術佈局是非常全面的。它既有混合動力,也有燃料電池,現在也開始發展純電動。對豐田來說,市場上有什麼樣的需求,他們也可以拿出什麼樣的解決方案來造相應的車。
當然,我們透過跟豐田的合作,也進一步幫助我們回過頭反思我們中國的汽車工業應該怎麼樣發展、怎麼樣聚焦、怎麼樣作出重點的戰略部署,我們國內總體研發的能力和水平在沒有完全達到一流水平的情況下,我們怎麼樣能夠幫助整個產業取得一流的成果。
過去這些年,我們的純電動戰略以及現在商用車燃料電池的戰略,是經過清華大學車輛與運載學院歐陽明高院士等這樣的行業領軍人物,反覆論證和迭代,結合中國的實際情況提出的,很適應我們的國情,也讓我們國家在相對比較少的投入下,技術上取得了快速的進步,產業方面作出了非常好的實效。
《21世紀》:大學的任務是培養人才,輸送到業界。現在汽車行業發生了很大的變化,汽車行業需要更多學計算機或者學積體電路的學生,反而不再需要那麼多傳統的機械工程專業的學生了,現在學內燃機、發動機、變速器專業的學生找工作很難,作為清華大學車輛與運載學院院長,怎麼看這種情況?有著怎樣的思考?
李建秋:作為清華車輛運載學院的院長,我的第一要務就是為汽車行業培養人。從去年年底到今年上半年整個期間,我們在汽車工程學會張進華秘書長和趙蓮芳副秘書長的組織下,我們幾個相關的高校也在論證汽車技術變革下汽車工業的人才培養這個關鍵問題。我們比較一致的看法是,汽車行業是一個多學科交叉和融合的產物。但我想稍微糾正一下,並不是說我們汽車行業就不需要機械方面的人才了,而是說我們需要更多多學科的人才,機械行業我們也是需要的。
過去一百多年來,從汽車誕生開始,內燃機、變速器、制動系統、包括車身的材料等等,機械學科給我們整個汽車行業一百多年來的人才培養還是打下了非常好的基礎。但是最近十年來,由於我們整個行業的技術變革,使得低碳化、電動化、智慧化、網聯化“新四化”成為趨勢,讓整個汽車行業的人才需求發生了翻天覆地的變化。
作為高校,我們不僅僅只是教機械方面的人才,機械方面的人才我們還要繼續教,要培養,要準備。汽車作為一個一個移動載體,它最基礎的部分仍然涉及到運動學、動力學、材料等等,這都是機械學科的技術。
但是,汽車工業的發展熱點或者競爭的關鍵技術所在,的確已經轉移到了以新能源汽車為標誌的低碳化、電動化的時代,以智慧汽車為代表的自動駕駛技術,智慧感知、多感測器融合,甚至雲控、交通人工智慧、大資料等等,車輛作為一個行業,它已經把很多前沿學科的成果交叉融合在一起。
所以,在這樣的情況下,如果我們還固守原有的機械為主的人才培養體系,我們就滿足不了給行業提供尖端人才、最需要的人才的需求,行業就會主動的去找像計算機、自動化等其他的一些學科的人才來滿足行業的需求。所以,我們也是跟中國汽車工程學會一起向教育部建議,要設立車輛工程的交叉學科,讓我們的人才培養方案更能夠滿足未來汽車行業多學科交叉融合發展的特點。
現在,我們在本科和研究生階段課程重構,做了很大的修改和梳理。學生既要學機械方面的一些基礎知識,也要學強電弱電方面的一些知識,還要學計算機和訊號處理方面的一些知識。透過這些知識,他們能夠了解,也能夠理解這些學科的尖端技術是怎麼樣在汽車行業落地,變成產品和產業的。將來,他無論接觸到汽車行業裡面哪個部分,都不覺得陌生,等到開展相應研發工作的時候,憑著現在知識的基礎,自己能夠深入的學進去、做進去,最後完成我們前沿的研發。交叉融合是未來整個汽車行業人才培養非常重要的一點。
我們汽車行業裡現在的從業人員,他們接受大學教育的年代可能是以機械為主的。由於汽車技術變革的時代,對我們整個汽車行業的人都提出了更高的要求,因此平時也要積累,也要學習,形成一個完整的交叉型、複合型的知識體系,更能夠適應汽車行業和時代發展的需要。
不僅僅只是地面的汽車,我們整個交通運輸行業或者交通領域在發生電動化、低碳化、智慧化、網聯化的變革,其實其他的交通領域,例如海運、航運、鐵路交通等,也是發生了一樣類似的變化趨勢。也就是說能源動力的變革、資訊和控制系統的變革,使得我們的未來出行會更加智慧、更加靈活、更加電動、更加低碳。這是我們人類出行總的趨勢,所以在這樣大的趨勢下面,我們泛交通領域的人才培養都要主動謀求轉變。
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