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孙北：燃料电池技术的应用及产业化探索

出品｜搜狐汽车·E电园
9月16日-9月17日 ， 中国电动汽车百人会在南京国际博览中心举办2020全球新能源汽车供应链创新大会 。 来自国家新能源汽车创新工程项目专家组、相关政府部门、整车厂、零部件企业的众多大咖与会并抛出了与产业发展相关的关键意见 。
在全球经济下行、汽车产业进入存量市场、汽车新四化转型的关键节点 ， 汽车供应链企业们面临着盈利能力下滑、增长乏力、价值链条转移、新玩家入局等等挑战 。 而克服这些挑战 ， 创新变革、提升抗风险能力、重新体现自身价值 ， 就成了当下汽车供应链企业们所面临的关键命题 。
本次大会就上述命题进行了着重讨论 ， 对于供应链目前所面临的问题、需要达成的目标以及实现目标的路径进行了具体规划 。
孙北：燃料电池技术的应用及产业化探索
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上海重塑能源科技有限公司应用工程部执行总监孙北与会并发表演讲 ， 以下为演讲实录：
首先非常感谢主办方的邀请 ， 很高兴有机会在这里分享有关于燃料电池技术发展的一些想法及我过往的一些经历 。 实际上 ， 我们对氢能的概念并不陌生 ， 最近一段时间 ， 氢能变成了新能源汽车领域的热点话题 。 那么 ， 我们可预见到的未来5~10年 ， 实际上是国内以及全球氢能与燃料电池产业发展的关键时期 ， 我们也深刻认识到 ， 燃料电池汽车作为新能源汽车的一个重要技术路线 ， 未来应该是与纯电动汽车并驾齐驱的发展 。 今天 ， 我给大家报告的主题是“燃料电池技术的应用及产业化探索” 。
纵观全球 ， 我们可以把燃料电池汽车发展大致分为三个阶段 ， 第一个阶段是燃料电池乘用车的开发阶段 ， 包括丰田、本田、奔驰等乘用车企业牵头的燃料电池技术开发 ， 特别是丰田在2015年推出面向市场并实现量产的Mirai 。 这个阶段为燃料电池技术的发展奠定了良好的基础 ， 实现很多技术难题的突破 。 第二阶段是从2015年到2020年 ， 大家都把目标和未来逐渐看向了长续航、高重载的商用车方向 ， 燃料电池技术在商用车领域应用优势明显 ， 整车厂陆续发布燃料电池商用车车型 。 这5年里 ， 重塑科技基于这一趋势持续进行燃料电池技术的研发 ， 并推出相应产品 。
从2020年起 ， 燃料电池汽车进入崭新的第三阶段 。 未来5~10年 ， 我们可预见到全球范围的氢能应用场景更为丰富 ， 氢能将与更多的行业实现融合 。 眼下 ， 我们可以从产业生态的四个维度去看 ， 第一个维度是能源端的企业开始进入到这个行业 ， 比如说中石油、中石化已积极布局氢能产业链的建设 。 中石油成立了氢能公司 ， 中石化从去年起投资建设了多座油氢混建站 ， 逐渐解决了车辆在运营时所需要氢能供给问题 。
第二个维度是从产品端看 ， 多家主流汽车公司、零部件公司和柴油机公司都已进入这个行业开始投资 。 如长城汽车、现代汽车、博世 。
第三个维度是从应用场景端看 ， 越来越多或有氢气资源 ， 或有运输重载货物和长距离运输需求 ， 或有其他商业化场景需求的企业纷纷入局 。 比如中国宝武、亚马逊、微软等知名企业都开始尝试不同场景下的应用 。
当然第四个维度 ， 就是政府的政策和扶持计划 。 新兴产业 ， 特别是新兴能源和新的商业场景 ， 需要基础设施的投入、需要标准法规的完善、需要试点示范应用的落地 ， 这些都离不开政府的支持 。 2019年 ， 中国、日韩、北美、欧洲等都各自发布了推动氢能产业、推动燃料电池技术发展的路线图 。 今年疫情发生以后 ， 在如此特殊和充满不确定的时刻 ， 以德国为代表的欧洲 ， 包括俄罗斯、葡萄牙、荷兰相继推出国家氢能战略 ， 更表明全球各国对氢能战略的重视是只增不减的 ， 对于能源危机、清洁能源的重视在许多国家已经上升到了国家战略的层面 。
目前 ， 氢能主要应用在交通运输领域 。 2019年全球重卡保有辆是2000万辆 ， 中国就有700万辆 。 BloombergNEF有一个预测 ， 到2040年 ， 全球50%的重卡将采用新型的清洁能源 ， 这就是我们未来要聚焦的市场 ， 其中 ， 中国将是最具潜力的市场 。
针对这一趋势 ， 我们认为需要全产业链上下游通力合作 ， 遵循几大关键路径实现未来燃料电池重卡的规模化发展：
首先是能源 ， 氢气是最清洁的能源 ， 但氢气制备不一定绿色环保 ， 从制氢需要逐步发展“绿氢”方向 ， 这个过程中需要政策法规完善、标准完善 ， 以及技术突破 。 无论是氢的制、储、运、加等各个环节都有很多技术上的挑战 。 其次是基础设施 ， 我们认为接下来的阶段应该是基于场景去完善基础设施 。 正如纯电动汽车的发展 ， 国家给予了政策支持和资金投入来完善基础设施的建设 ， 特别是充电桩和集中式充电站 。 对于推动燃料电池汽车的发展来说 ， 目前国内已运营的加氢站数量有6７座 ， 这还远远不能满足未来燃料电池汽车的规模化发展需求 。 因此 ， 我认为 ， 基于场景需求完善基础设施显得尤为重要 。 第三是技术产品 ， 即面向产品的技术开发突破 。 未来 ， 我们一定要坚持从真正的客户需求出发 ， 需要从产业链上游的整车和零部件企业到下游的应用端之间深度合作 ， 打造面向真实业务场景的产品 。 其次是需要开发面向未来规模化生产的关键工艺和生产装备 。 最后 ， 关键技术上的突破要往低成本、高耐久性方向走 ， 这样才能应对未来大规模发展过程中的挑战和机遇 。
在这里 ， 我简单介绍一下重塑科技 。 重塑科技成立于2015年 ， 整个团队成员基本上是工程师背景 ， 我们在产品开发上投入了非常大的精力 。 去年我们启用了全新的研发中心 ， 新建了31个集燃料电池系统、关键零部件、动力系统等开发、测试、验证的试验室、试制车间和中试基地 ， 不断夯实产品的研发和验证能力 。 另外在制造端 ， 今年8月3日我们在江苏常熟的星空工厂竣工投产 ， 构建面向产业未来规模化发展的燃料电池制造体系 。
过去5年 ， 重塑科技持续推进燃料电池汽车的示范运营 。 目前为止 ， 全国大概有6000辆燃料电池汽车 ， 其中近40%采用了重塑科技的燃料电池技术 ， 应用地区覆盖了长三角、珠三角、华中、华北 ， 遍布中国6省12市 。 另外 ， 在2019年 ， 除中国以外 ， 重塑科技开启了海外市场的开拓 ， 我们的燃料电池技术已陆续应用于包括美国、日本、德国、马来西亚的国外市场 。
从实际运营数据来看 ， 首次的故障里程已突破20000km ， 平均故障里程约50000km ， 单车里程突破20万公里 ， 系统衰减约2%左右 ， 这些数据进一步坚定了我们推动燃料电池技术商业化发展的信心 。
目前燃料电池技术已基本具备市场导入期的应用条件 。 针对未来中长期重型市场的需求 ， 今年我们在日本发布了60-110kW镜星系列燃料电池系统 ， 能实现零下30度启动 ， 设计寿命达到约3万小时 。 我们还基于AUTOSAR架构进行系统软件开发 。
这里值得一提的是 ， 镜星系列燃料电池系统基于正向开发而成 ， 采用基于场景需求 ， 定制化开发的电堆、DC/DC ， 以及燃料电池控制器 ， 同时在智能化氢循环系统、水热管理系统等方面也做了一些突破 。 现在已经有五款燃料电池重卡的车型采用了我们的燃料电池技术 ， 包括49吨牵引车、34吨牵引车、31吨自卸车、31吨垃圾清运车 ， 以及18吨市政洒水车 。
展望未来 ， 我们认为2020年开始是氢能和燃料电池产业发展的黄金十年 。 从国内来看 ， 中国拥有庞大的市场、良好的产业基础、完善的政策体系 ， 将有机会引领全球的氢能和燃料电池技术的发展 。
在产业发展的下一个阶段 ， 我们认为可以分三个阶段推动燃料电池汽车规模化的发展 。 第一阶段政策扶持期 ， 我们认为是10万台的规模 ， 以中国市场为主 ， 海外市场可以做一些探索 ， 主要聚焦在车用动力市场 。 第二阶段政策脱钩期 ， 其中2025-2030年尤为关键 ， 我们认为可以达到百万台的规模 ， 包括中国、日韩、欧洲等氢能产业先发地区将是我们重点发展的市场 。 除了车用动力 ， 我们还可以探索工程动力以及船舶、航空动力等领域 。 第三阶段全面市场化期 ， 从2030年之后如果能顺利完成政策脱钩 ， 通过第二阶段的百万级规模化发展 ， 氢能和燃料电池产业将形成拥有多元化应用场景且面向全球市场的千万级别市场 。
【孙北：燃料电池技术的应用及产业化探索】截至目前 ， 采用重塑科技燃料电池技术的车辆累计行驶里程超过3600万公里 ， 这是一份振奋人心的成绩 ， 从今天看未来 ， 3600万公里是一个新的起点 。 重塑科技期待与产业链上的合作伙伴精诚合作 ， 一起从这里 ， 把氢能和燃料电池技术的应用推广到全世界 。 谢谢！


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