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2019百人会|李建秋:未来能源电池车子如何走好资产化之路?

2021-4-15 14:28| 发布者: wdb| 查看: 152| 评论: 0|原作者: [db:作者]|来自: [db:来源]

摘要: 运动时期,以“能源电池车子资产化的路径与保证”为题的专题峰会同期举办,会上,清华大学氢能能源电池团队负责人李建秋发表演讲。之下为演讲实录:

  2019年1月11-13日,“华夏电动车子百人会论坛(2019)”在京举办,这次坛专题是“车子革命与交通、燃料、都市协同进行”,将围绕车子零释放和电动化变革、燃料转化及惯例燃料企业转行、未来交通和外出变革图景、下一代车子要害技艺进行、车子智能化和网联化趋向、焦点供给链培养、车子制造组织形式变革、世界创新对接、资产政策调度等热点难题发展研讨。

  运动时期,以“能源电池车子资产化的路径与保证”为题的专题峰会同期举办,会上,清华大学氢能能源电池团队负责人李建秋发表演讲。

  之下为演讲实录:

  尊敬的衣宝廉院士,尊敬的欧阳老师,王海江老师,尊敬的各位行家、各位领导,大伙上午好!刚才衣老师把国家内部外的概况都做了容易推荐,郭副市长也把张家口,另有欧阳老师补充的,张家口的策略意义都十分明白了,下方便是怎样贯彻,撸起袖子加油干就行了。是以今日咱就报告一下咱们在氢能能源电池方面探讨的进展概况,也对后面的趋向做一种判断。

  咱们都晓得能源电池体系咱们通俗称呼为启动机,包括了单体、电堆、体系,体系内部包括了氢气体系、空气体系、冷却体系、功率输出操控体系等等。

  咱们的团队在欧阳老师的指导下,前面曾经做了十好几年了,从2015年最初一步步在各式车型上推广利用。日前咱们取得了几个最重要的的进展在这边给大伙报告一下:

  第一,咱们把流场的设置跟咱们的流道内部气体浓度的测量联合起来。由于你要提升电堆的功率密度,就必需要能够晓得它的浓度分布是非是合乎道理,是以在这点要害的技艺上面,咱们首创了世界上的沿着渠道,便是流道方向的哪个点在甚么样的工况下、气体浓度的组分是甚么样的,咱们有个相比大的突破,这样你就可以见到,沿着气体浓度的方向,(PPT)右下角图4,咱们测了,咱们把模子跟测试结果配合标对完反过来再做改良的设置,就可以够预测咱们的功能。咱以为这种是咱们真实取得相当大突破的位置,就像惯例内燃机一样,你有缸内的负担传感气,你能见到燃烧的负担是怎样样升高的,反过来你就能改你的燃烧室。假如无这种闭环设置的伎俩你是提升不了的,是以这块是咱以为咱们近期相当大的进展。

  第二,咱们提议了双重复体系。咱们此刻晓得通常阳极再重复大伙用的相比多,咱们此刻把阴极再重复也用上,双重复,便是阳极和阴极同一时间再重复,经过阴级再重复,防止电压过电位,低速的迅速发动、湿度的操控都有很没有问题成果,在这方面世界上咱以为咱们也是首创,量产的启动机用双重复体系。(PPT)这是在实验室里做的,这是10千瓦时电堆的双重复台架,那里是30千瓦的双重复。经过双重复能够在冷发动的时刻缩小60%的时间。

  第三,下鼎力气发展全个启动机的体系集成,各个部分怎样设置、怎样模块化,同一时间在启动机操控上面咱们提议了含水量闭环自适应的操控。咱们都晓得,假如你的车要能够适应春夏秋冬不同的湿度、不同的温度,况且又有不同的功率浮动,水是它生成的产品,含水量的操控是十分要害的,通常假如你不闭环,要么便是磨缸、要么便是水淹,实质上是失稳的,咱们在怎样样实现水的闭环方面做了好多事业,像丰田做到,全个电堆的含水量闭环,咱们此刻可行做到,除了全个堆,每片的含水量咱们都可行见到,一种堆例如说300片,你这边面每片的含水量是甚么样的咱们全能晓得、全能看得明白,经过这种技艺能够提升对电堆事业状况的诊断。

  第四,能源体系方面,咱们实现了电电混合能源,经过这种实现它的长生命。

  第五,在全车的氢平安方面,咱们曾经做了十好几年,平安是始终要确保的,是以咱们在体系设置上怎样样确保体系的平安也做了好多的事业。

  第六,针对耐久性,咱们也做了好多方面的探讨事业。有的曾经最初利用了,有的还无,由于耐久性特别像咱们的木桶效应,40几项举措内部,假如有一项你料理得不好,这种堆的耐久性可能就不能,是以必需全部的概括举措都得加上来,包括在资料范畴、在体系范畴、在启动机操控范畴,在全个能源体系的范畴应当怎样样,再把它经过咱们能源体系的重复,把它还原到咱们测试台架上的测试准则,最终经过像右下角这种红线是咱们能源电池的动态工况,这样的动态工况下到底能承担多长的生命,咱们此刻根本上做到了1万小时的耐久性。后面鉴于资料方面的改良,例如膜电极的资料要能够超越3万小时,在应对将来到2025年膜电极资料要达到4万小时,不同的车用重复对比下去,能够做到2万—2.5万小时,到2025年咱们的判断,根本上可行做到跟全车同生命。

  鉴于整套的,从电堆到启动机、到能源体系,再利用到全车上,日前曾经最初资产化,而且有不同的公司曾经最初发展相干的测试和认证。(PPT)这种是福田的车在张家口崇礼,低温适应性的概况,声明咱们全个能源电池车可行在零下25度的环境下运转,启动机自身在实验室里曾经可行做到零下30度发动,可是咱们在实质机动车利用,仍是会用能源电池和能源电池相互匹配的关连帮助它迅速发动。

  同一时间刚才欧阳老师的看法咱们是很认同的,假如咱们对能源电池车子解决了它的低温环境适应性的话,自身全个机动车在低温的环境下运转是十分没有问题,为何呢?由于咱们的能源电池,例如一种60—80千瓦的能源电池启动机,它的输出废热,就像咱们惯例的柴油机一样是有余热的,这种废热大概也是60—80千瓦,这60—80千瓦假如夏天的时刻要经过散热体系专门散掉,假如是冬天的话,就只要要,例如说你可行拿它来给乘客舱采暖、给能源电池保温,是以全个机动车在冬天的时刻,乘客舱的温度是可行操控的相比没有问题,况且它不用消耗能源电池或许能源电池本人的电量来保持这种温度。

  是以,咱们说能源电池车子是可行做到冬天假如加了全车的概括热治理可行跟夏天一样长的续驶路程,纯电动是做不到这一丝的,纯电动必定要消耗存储电池里的热量来残热,不论是PTC的加热仍是没有问题制热空调,皆是要消耗电量的,消耗能源电池的电量就意指着你的车冬天的续驶路程会变短,可是能源电池不会,能源电池夏天的时刻须要消耗电量来给空调供电,而在冬天的时刻只要要用废热给乘客舱保温和采暖。是以从理论上讲,冬天的路程应当比夏天还长,这种咱们正好跟宇通和福田,假如张家口夏天不用开空调的话,冬天和夏天的路程是一样长的。这种也是咱们坚持在张家口的原因,张家口是咱们在北方地域新燃料车子真实跟惯例汽油车同样续驶路程的一种很没有问题试验点。

  高原环境咱们也发展了测试,机动车从北京开到张家口,将来可能还会开到例如说唐古拉山等等更高原的,瞧瞧咱们能源电池启动机,此刻咱们国家内部也是很少做的,能源电池启动机内部也有空压机,空压机在高海拔的环境下是非是也有环境适应性的难题,可是张家口由于海拔高度也不算很高,1千多米,这种此刻测试结果是没难题的,自然此刻就最初资产化了。

  是以大巴车和物流车此刻根本上咱以为曾经映入大范围资产化阶段,便是说功能改善,例如功率大一丝、电池多一丝、热治理做的改善一丝,咱们学校就渐渐的要再往前走一步,便是应用物流车和营运车,把咱们全个能源电池启动机资产链改善了以后,启动机的本钱就会下调,同一时间刚才衣院士讲的咱们也是十分认可的,启动机的功率密度和下降本钱,功率密度上去了、本钱下去了以后,下一种咱们就会杀个回马枪,便是映入小汽车范畴。在北方地域,能源电池小汽车咱们以为依然有它强盛的寿命力,此刻咱们正好跟北汽,今日北汽领导也有在座,咱们曾经做了两轮,这种是全新的一轮,此刻曾经可行跑了,这样小汽车咱们确信是要干的。同一时间,咱们也在跟青岛四方干有轨电车,用的便是咱们大巴车的电电混合能源体系。此刻第一台车在四方佛山南海正好示范,车曾经可行跑了。是以咱以为,有轨电车将来也是要紧的利用情景,惯例的有轨电车须要带个“辫子”,要有供电轨道,要么上面有供电电缆,要么有第三轨,咱们刚最初不晓得,后来一问,它的供电这套根基设备,包括电网、电站、供电轨一千米要3千多万,咱此刻把能源电池在线发电,便是一台车增添几百万,把能源电池体系装到车上去,不需要这种供电轨了,这两个轨道是不带电的,这种建造本钱大大下降。况且有轨电车,只要要在始发站建一种加氢站就行了,是以这种咱们以为下方另有进行的体积。咱们此刻给它的氢体系配的35或许70兆帕的,将来假如配上液氢体系,咱这种有轨电车一天跑下去全没有难题。自然咱们青岛四方昨年也拿了个奖,便是氢能能源电池的。

  再报告一下咱们正好干的事业,这种是北京市科委给咱们的名目,咱们此刻也在国家内部寻求合作伙伴,咱们全车公司看谁感兴趣,最重要的是针对咱们重卡的范畴。由于能源电池启动机是可行做到功率偏大的,况且不久咱会有个经济性的剖析,便是说在重卡范畴,纯电动比较来说,无能源电池那么有优势,咱们前面也做了市场的调研,咱们有这种长途的客运例如省际物流1千千米的,通常是6×4的半挂拖车,此刻是柴油机改为LNG,便是下方两个气罐的这类,另有一个针对都市里的城建机动车,例如渣土、水泥搅拌,8×4的这类,35吨级的,都市建造,像北京公转铁,铁路把根基建造运到车上,渣土城建机动车就把它运到工地,这类机动车此刻纯电动电池占的比例相比高。咱们根本上,第一种车型便是针对8×4的,这种名目咱们此刻正好做,咱们会研发启动机、能源体系,此刻不晓得哪个全车感兴趣,加入咱们一同来做,此刻福田是咱们的一种合作伙伴,下方也有其它的合作伙伴感兴趣,假如感兴趣回头可行来找咱。

  咱们鉴于原有的纯电平台、LNG的平台来做这种事业,咱们将采纳液氢的体系,没再采纳气氢了,例如举个例子,这是咱们的一种初步的方案,咱们能源电池的功率大概会做到160—200千瓦,便是确保在长途的道路八九十千米可行持续开,加一次氢气1千千米,而且咱们会采纳领先进步的电动轮技艺,便是电机是干脆在轮毂内部的,便是领先进步的分布式电驱动技艺、大功率能源电池启动机技艺、领先进步的液氢储氢技艺,包括它的概括能量治理。昨日咱们欧阳老师的汇报有个预测,大概重卡2030年左右会老练,咱们要有个提早量,咱们此刻就最初要做初步的探讨了。

  第二部分,下一步能源电池车子的进行会怎样样。

  刚才衣院士也推荐了相干的概况:第一,要确保它的效能。例如咱们此刻额定电压通常是0.6V左右,0.65V,将来渐渐经过资料水准技艺进步渐渐会提升的,咱们晓得反映电压越高效能就越高。第二,本钱。咱们以为2025年左右大概是3千—5千元,2030年会降到1千元,1千元是甚么概念呢?像12米公交,通常用50—60千瓦的启动机,1千/千瓦大概5—6元,这种钱的本钱曾经低于咱们国6柴油机的本钱了,是以将来能源电池还会有明显的本钱下调。

  (PPT)这是咱们做的一种预测,未必对,黑色的指标是2014年的时刻,咱们那个时刻判断的,每个阶段咱们目标大概能够实现甚么样的水准,昨年咱们做了一种中期的估价,看咱们达到了甚么样的水准,大伙可行见到,2018年的时刻咱们曾经实现2.0千瓦/升,况且2.0千瓦/升,非是指峰值功率密度,指额定功率密度,例如像通常小汽车上面,3.0千瓦/升、3.1千瓦/升,那个指峰值功率密度,30秒,额定的功率密度此刻国家内部外的大概1点几到2左右,便是像大连新源大概1.9,大概是这种水准。铂载量0.4,本钱大概1万元,耐久性根本上做到了1万小时。可行见到,蓝色的指标是鉴于2018年取得的效果和国家内部外的情势,从新做的指标,功率密度、低温功能,这点咱们都做了向上修正,关于小汽车的续驶路程咱们也做了向上修正,包括耐久性也做了向上修正,咱们要害技艺这几年做的,况且咱信任,此刻咱们由于大公司大批的加入,将来能源电池车子的技艺进步还会呈提速的趋向,到2025年咱们大概可行做到3—4千瓦/升,零下40度,体系的本钱会降到2千—3千元,到2030年会降到1千元。是以,尤其是咱们北方地域,仍是要坚持走能源电池的路线,从大车最初,甚而高车。假如到2025年咱们做到2千元/千瓦,小汽车例如50千瓦也就10万元,咱想一种全车加起来卖25万左右B级车是可行的,是以咱以为将来仍是会有很没有问题潜力。

  世界上也有不同的预测,(PPT)这是各个国度做的预测,能源电池增添的幅度都会越来越大的,况且从咱们国家内部的概况来看,咱以为能源电池在营运车范畴替代的速度会进一步加速。因而,咱们不停的调度这种指标,仍是坚持2020年左右咱们国家内部会达到年产1万辆的指标。

  液氢咱们想给大伙讲这种故事,大伙也见到了,本年可再生燃料与氢能的专项内部就显露了液体储供氢技艺课题的指南,这也是应对情势的浮动。大伙可行见到,从能源罐的空间跟能源罐的重量,液氢35、70兆帕皆是有优势的,也是离惯例汽油车的汽油能量密度最近的。液氢自然液化是须要能量的,咱们也跟高压的气氢做了一种相比,在中庸范围的液化,1公斤氢气液化大概是10—15千瓦时的电量,到2030年,源于液化工艺的改进,可行做到7公斤,大伙可行见到,你把氢气加压到70兆帕,加压也是要6千瓦/公斤的,这样等到2030年首尾,液氢的单位能量能耗就跟气氢挨近,可是液氢的能量密度可行做到10%的重量比,尤其是罐子越大它的重量比越有优势。气氢此刻70兆帕大概是5%的重量比左右。况且可行见到,这是日本岩谷的液氢输运,在库存方面皆是液氢的储罐,是以咱以为咱们国家内部,在储运方面、输运方面,液氢先做起来,咱们团队愈加激进一丝,海外咱们也剖析了,像美国的尼古拉1,它们重卡的概念此刻实测还无出去,可是他也用的液氢的方案。

  咱们相比一下能源电池重卡跟纯电动重卡的对照,假设3千元/千瓦,一种160千瓦的能源电池启动机大概50万,氢体系大概18万,18万本来是有富余的,LNG的储罐不会要18万,LNG跟液氢LH罐的全个体系,除了温度更低之外,全个体系是十分相似的。因而,咱也配电电混合能源体系,咱要有12万、60度电,它跑500千米这是无难题的。右边,咱们依照例如重卡100千米大概200度电,这样500千米的续驶路程大概1000度电,依照此刻体系能量密度160瓦时/公斤,大概6吨多。其它的咱以为都不变的话,能源体系的本钱可行见到,能源电池是90万,那里是110万,这是咱们30元/千瓦算出去的结果。刚才咱讲了,假如咱们依照1000元/千瓦,这种本钱会更低。是以,重卡能源电池咱以为有先天的优势,从它的重量、从本钱都会有优势,这种便是此刻北京市科委扶持咱们正好搞的,科委给咱们提了一种请求说,第一,你必需跟福田这种全车单位合作,第二,你必需拉一种北京非是全车的公司合作,咱们就想跟哪个公司合作,例如东风、一汽感兴趣咱们一同来做,全车、底盘、集成到时刻咱们一同来做。

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