氢能源汽车是未来新能源汽车发展的趋势

山西德志时代新能源汽车有限公司常务副总经理张玉宝访谈录

美国《中华商报》副社长  沈普芳:

现在是2020年5月4日,北京时间下午一点整,刚刚听到王府井百货大楼的钟声,我在距离天安门500米的色空长安艺术中心,采访山西德志时代新能源汽车有限公司的常务副总经理张玉宝先生,请他聊聊,谈谈他的人生,介绍一下中国汽车目前的发展趋势。

山西德志时代新能源汽车有限公司的常务副总经理 张玉宝:

我1984年开始从事汽车行业,到现在36年了,开始在全国最大的汽车公司——中国汽车工业总公司任职,2009年到华泰汽车,这是中国生产SUV最早的汽车公司。

2012年到2017年的,在江苏陆地方舟新能源汽车股份有限公司,这是一家最早专注于做新能源汽车的公司。

从2012年以后就在做新能源汽车,开始做纯电动,现在做氢燃料电池汽车。

氢能源汽车专家张玉宝先生在检查建设中的汽车城

 

氢能源汽车一定是未来新能源汽车发展的趋势。

纯电动汽车由于锂电池固有的特性,虽然在使用过程中没有污染,但是在电池制作尤其是电池回收时带来的污染很大;纯电动汽车续航里程受限制,如果增加续航里程,就需要加大电池装载量增加整车成本,加之充电时间长,全面使用推广受限制。

山西德志时代汽车城发展规划

 

近几年氢燃料发展速度比较快,氢作为清洁能源,在地球上存储量非常大。现在随着技术的发展,产氢、制氢的成本逐渐降低。制氢手段多样:电解水制氢、煤制氢、城市垃圾制氢、甲醇制氢,焦化副厂品制氢等。

使用氢作为汽车能源有两种方式,一个是燃氢方式,另一个是燃料电池方式。燃料电池方式,现在技术不是很成熟,燃料电池成本高,是纯粹的化学反应,即把纯净的氢气与空气(氧气),通过膜电极,氢跟氧结合以后产生电能,这是一种最完美的方式,真正实现零污染,零排放。

燃料电池的技术,在国外的发展多年了,巴拉德、丰田等公司做了多年开发研究,它的技术比较先进。国内有很多公司也在做这些,但是现在最大的问题就是有些关键零部件,像膜电极板技术不过关,使用寿命达不到国外产品的水平,而且整体开发技术不如国外。

另外一种路径是用燃氢发动机增程器增加车辆里程,有两种方式:

一种是燃氢涡轮发动机,英国伯明翰大学的姜开春教授,把涡轮发动机小型化,最少可以做到指甲盖大小,这在世界上是最顶尖的水平。涡轮发动机燃烧比较充分,热效率能达到45%左右,一般的活塞式发动机只有30%。我提出把它做成汽车增程器,涡轮发动机不直接参与驱动,只作为动力源,通过发电机产生电能存在电池里,电机驱动车辆行驶。涡轮发动机始终保持在最优状态下工作,特别是燃烧出口温度低极大降低氮氧化物的排放,大大降低污染物排放实现环保。

比如,现在的公交车需要300多度电,使用涡轮发动机做增程器后,只需要装载原纯电动汽车不到1/3度的电池,在电力不足的情况下,通过燃氢涡轮发动机、发电机产生电能,储存在电池里。

第二种是利用具有国内氢能之父之称的王文阁先生发明的燃氢转子发动机增程器技术,实现在汽车上的氢能利用。

沈普芳:

中国的汽车工业起步非常晚,到现在跟国外还是有很大的差距。

氢能源应该是汽车新的发展方向。

张玉宝:

氢能源是全世界都在做的研究项目。

虽然好多年前在做,但是真正的成熟还是在这几年。

让涡轮发动机在最优化的工况下工作,很少的电作为驱动电池,来驱动电机供电,驱动汽车行驶,当亏电的时候就靠涡轮发动机带动发电机,进行补电,这就增加了它的续航里程。

如果纯电动汽车,必须多装电池。

我们现在初步开发的第一款60千瓦的涡轮发动机增程器,装载到10米大巴上,续航可以达到500公里以上,动力电池大大减少,原来要装300多度,现在只装了50多度电就可以了。

日本汽车公司像丰田、本田等使用的混合动力是并联式,就是低速用电,高速用燃油机来驱动车辆。

增程式属于串联式,技术、成本相对都较低,推广的范围会更大。尤其重卡、大巴这种大型车辆应用串联式是最有优势的,因为增程器不需要很大排放的发动机。

我们的增程器技术已经申请了国际专利,而且申请的是一系列的专利保护。

涡轮发动机本身就是英国伯明翰大学的发明专利;另外,空气轴承,因为高速运转下,涡轮发动机的转速高,高速可以达到每分钟一万多转,用的无接触悬浮技术,空气轴承几乎没有摩擦。

还有,发动机跟发电机之间的柔性联轴器,这是很关键的技术。这不只是在材料上,更是需要结构上进行柔性处理。

目前这个技术现在是处在原理样机的阶段。因为这项技术有很多的研究要做,我们的原理样机预计在今年9月份完成,工程样机预计明年的五月份完成。

涡轮发动机、柔性联轴器还有空气轴承技术在世界上都是领先的。

我们现在还要做的一个就是燃氢转子发动机,在世界上依然保留转子发动机的就是马自达公司。但转子发动机避免不了的结构特性,零部件加工复杂,加工成本高,它的好处就是燃烧热效率高。前几年德志时代公司把它做成发动机来驱动车辆,做为动力系统。这样是有很多的难题解决不了的,特别是排放不达标。

我提出来用燃氢转子发动机同样来做增程器,使转子发动机始终在最优状态下工作,这样就规避了转子发动机的一些问题,降低污染物排放。

李德志董事长向来自世界各地的侨商领袖介绍企业发展规划

 

沈普芳:

汽车工业其实是一个综合性、系统性的工业,涉及的方面非常多。

为什么选择山西,这样一个相对偏西部的省份来发展?

张玉宝:

在大家印象中,山西是一个产煤的地方,能源大省。随着这几年,产业结构的变化,山西省的发展步伐,已经落在全国各个省的后面。从整个的国民经济的排名可以看到,山西排在倒数。现在山西省的规划就要改变一煤独大的格局。

我们现在落户在山西的综改示范区,这在全国除了雄安新区之外排第二,属于国家级的试验区。山西省没有自己的汽车工业,没有自己的整车生产企业。所以,德志时代填补了山西汽车制造业的空白。

山西有个特点,煤多,这样相对来说氢就多,资源的成本很低,电解制氢、煤制氢都很便宜。我们现在引进台湾的中氢氢能的甲醇制氢。山西的甲醇资源,在全国可以说是最丰富的。所以山西有资源优势、能源优势、产业优势、也有政府的政策扶持优势,而且山西的产业工人数量多,毕竟是国内的老重工业基地。山西也是文化大省,有种说法,“地上看山西,地下看陕西”。

投产计划

德志时代汽车公司从2017年开始立项建设,2019年的10月份正式启动,设备安装投产,再有半年左右的时间基本上都可以完工。

一期620亩地,预计建设4个厂房,标二厂房在2019年的4月9日交付、标1联合厂房的正式交付在今年的4月份。

规划整体建筑面积包括车间和办公楼总共将近22万平米。标1联合厂房为具备总装、焊装、整车电泳、涂装的综合厂房,占地面积300亩,建筑面积接近12万平米,这在全国也是数一数二的。

预计是今年五月份下旬开始做样车,正式批产在6月底7月初。现在设备安装基本上已经安装调试结束,这里具备国内先进的焊装生产线、国内最先进的12米整车电泳线,全自动化的总装配线。

发展规划

一期的620亩地,主要以新能源大中型客车为主;二期要开发皮卡,SUV,还有专用车;三期乘用车。

总共3000亩地的汽车板块,规划用三年的时间,总产量达到25万辆,整产值超过500亿元,带动就业将近六万人以上。

另外二期有一个占地3000亩的氢能源产业园,是国家和地方政府主推的项目,主要有:燃料电池,氢燃料涡轮发动机的增程器,还有燃氢转子发动机的增程器,包括甲醇制氢、制剂制氢、储能电站等。

沈普芳:

是不是可以这样说,从目前来讲中国的汽车产能应该说是过剩了。你们为什么还要上马汽车项目?

张玉宝:

也这样说,目前国内大大小小的包括一些新势力造车公司的进入,造成了一定程度的产能过剩,但是实际上国内汽车品种结构还是不合理的。

过度的在某一个方向发展,比如乘用车。

汽车应当在品种规格上细分,专用车,包括将来城市的物流车、环卫车,邮政车、旅游房车、街景车等等,需要细化的市场。

未来竞争优势?

德志汽车主要做新能源,将来主要的规划是在氢能方面的发展。纯电动汽车由于自身的局限性,将来更看好的氢能源汽车,根据山西省政府2019年的规划,到2025年整个的公交系统、出租车系统,全部要换成新能源的汽车,这个的规模超过十万台。所以基于这种情况,公司决定投资主方向是新能源汽车,将来更多的是氢燃料汽车。

山西省政府也在推动氢能源相关配套项目的发展,我们在二月底跟山西国新能源签约合作,重点规划和发展全省氢能源的制氢、加氢、储氢的整体布局。

五月份山西省要规划全省加氢站的布局,在太原市已经落地签约,要建5个加氢制氢一体化的综合性加氢站。

氢的安全性

实际上任何东西都有它的危险性,包括燃油车,纯电动汽车自燃的概率很高。

大家都知道氢气比重低,泄露后会向上挥发,即使燃烧也会向上燃烧。危险性相比纯电动和燃油车其实对于乘客要低。

日本的丰田公司,还有其他的大型汽车公司都做过类似的实验,用两种汽车进行比较。

燃油车,在燃烧的过程中,整个车身全部都在燃烧;

氢能驱动车,燃烧时火焰是在上面,车身很好地被保护起来。

所以说从安全性的角度考虑,氢能源汽车相比燃油车跟纯电动车,要更安全。

氢能源汽车成本

从目前几种制氢的方式来看,现在产生氢气的成本还是比较高的,但是随着氢能产业的发展、用户的数量增加,成本逐步会降低。

山西用电比较便宜,目前电解制氢,测试下来每公斤五十多元。但随着产能的增加,随着更多车型的利用,成本会逐步降到一个大家可接受的水平。

现在假设同样行驶100公里,氢能源汽车的使用费用,比燃油车的耗油费用要高一倍左右。

主要问题是产业链比较短,用户比较少,造成氢的成本高。

目前客户有个概念,觉得技术不成熟。所以我们推增程器也是因为这种理念,因为增程器技术,相对于燃料电池的技术难度低,大家接受起来比较容易。

如果纯粹燃料电池,按千瓦时算,基本每千瓦时的价格在一万块到一万五千块。大巴车如果装60千瓦的燃料电池,单电池成本就要达到七八十万的,这还不算其他的一些配套零部件及后期的服务成本运营成本。

沈普芳:

我们知道,汽车是19世纪的产物到现在21世纪,发展经历了两个世纪。你可以乐观的预测一下,氢能源汽车达到最佳经济效益大概需要多长时间?

张玉宝:

目前国内各个汽车公司,包括各省市政府都在投入大力度发展氢能利用,我预测氢能汽车的大面积推广,应当不会超过五年的时间。因为氢能源丰富,加氢站跟加油一样便利。

而且我们现在在做另一个项目叫空铁,基本原理与地铁、轻轨相似,在设计理念上与地铁不同,小运量,采用空中悬挂方式,特别适合城市建筑物密集地区建设。制作施工的成本只有一般地铁的的六分之一。第一条线路已经在成都试运行,路段长13公里。

德志时代设计制造的熊猫造型空铁

 

氢能的应用

除了汽车、空铁,无人机上也可以用,包括航天航空领域,因为氢气比较轻,比重小。

还有一个氢能的利用,我们跟台湾中氢、江苏中靖氢能合作,把燃氢电池作为基站的备用电源。原来的备用电源都是储能电池,把电提前储存到储能电池,停电、应急情况的时候使用。我们用制剂和甲醇制氢的方式,出现故障的时候,使用燃氢电池,临时供电。这从成本和安全性考虑更具优势。尤其台湾的中氢氢能在微电网领域的利用,在全球有300多个项目,现在在跟我们合作。他在非洲和东南亚占据储备电源、微电网的市场范围份额很大。 

很多防灾救灾领域使用的小型备用电源是燃氢的,它体积小,很方便。比如我们跟江苏的中靖氢能合作的氢能电源,使用时,只需要把水放到里面,通过铝镁合金集板,就可以供电。将来旅游市场的房车,就可以加载这种电池,在野外的加热、照明、通讯都可以使用。

沈普芳:

任何一项技术,现在都是国际性开发、合作和应用。在传统汽车工业领域,美国和德国一直处于科技开发前列。那么对于氢能源汽车技术,现在国际状态是什么样的?

张玉宝:

我们判断,氢能在汽车上的利用是突破性的,完全可以实现,新能源化的方向。我刚才提过,氢能源储量大,随着制氢、储氢技术的提高,它会像传统的燃油一样,成本也会下降,而且会更便利性。氢能源环保性强,基本上对大气没有污染。所以氢能源将来很可能会成为替代石油的燃料,也是新能源发展的一个主要方向。

因为现在氢能的储氢,运输要求比较高,但随着技术的突破,它会跟使用石油一样的便利。就是可以完全替代纯电动车辆、高铁甚至飞机。

沈普芳:

我们都知道,历史上,蒸汽机是工业革命一个重要的推进器。

我们相信,氢能也将同样会作为时代变革的推动器。

这就意味着氢能源时代也是一个新的时代的到来。

今天的对话在特殊的时间,五四青年节;特殊的地点,中国首都天安门旁边开展。

谢谢,张总接受我的采访,有机会再到你们的工厂实地参观。

 

来源:美国《中华商报 》 记者艺潼   2020年5月4日中国北京报道


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