為進(jìn)一步研究氫能在交通方面的進(jìn)行,構(gòu)建資產(chǎn)化利用的生態(tài)體制,尋求其在交通、電力等范疇的利用與商業(yè)形式,清華大學(xué)、華夏電動車子百人會與世界氫能委員會于2018年6月28日在清華大學(xué)舉行“氫能資產(chǎn)創(chuàng)新進(jìn)行論壇”,邀請了來源國家內(nèi)部外政府與相干部門的領(lǐng)導(dǎo)、氫能資產(chǎn)探討的行家學(xué)者以及車子、燃料、等范疇的公司代表就以上相干難題發(fā)展了深入交流。 華夏科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高發(fā)表《清華新燃料車子能源體系探討進(jìn)展》匯報(bào),內(nèi)容實(shí)錄如是: 尊敬的萬主席、徐部長,陳理事長,各位嘉賓,大伙下午好!剛才萬主席曾經(jīng)把全中國全個氫能源電池的概況都推薦了,是以咱就不講總的概況了,咱代表清華大學(xué)把咱們做的事業(yè)推薦一下。 咱的題目是“清華新燃料車子能源體系探討進(jìn)展”。清華大學(xué)新燃料車子團(tuán)隊(duì)是國度新燃料車子科技專項(xiàng)的焦點(diǎn)研發(fā)團(tuán)隊(duì),也是中美政府間合作計(jì)劃清潔車子探討聯(lián)盟的中方牽頭單位。 咱們團(tuán)隊(duì)聚集的是構(gòu)建新燃料車子能源體系技藝平臺。不論是混合能源、純電動、能源電池車子,背后的焦點(diǎn)技藝皆是能源體系,包括啟動機(jī)、電池、電機(jī)、能源電池。咱們聚集的便是這一焦點(diǎn)。有了這點(diǎn),咱們既可行做純電動車子,也可行做混合能源車子,也可行做能源電池車子。 咱們聚集甚么難題呢?聚集三個焦點(diǎn)的科學(xué)難題與技藝阻礙。關(guān)于能源電池,便是熱失控導(dǎo)致的平安難題,這是純電動車子或許能源電池第一大的阻礙;關(guān)于能源電池,咱們要點(diǎn)探討功能衰減導(dǎo)致的生命難題;關(guān)于多燃料混合能源,咱們要點(diǎn)探討內(nèi)燃機(jī)燃燒導(dǎo)致的釋放難題。前面兩個咱綜合推薦一下,能源電池稍稍具體一絲。 起首,能源電池作為純電動體系最根基、最焦點(diǎn)的部分,也是能源電池中要緊的構(gòu)成部分。咱們在電池?zé)崾Э胤矫姘l(fā)展了相比周全的探討,構(gòu)建了清華大學(xué)電池平安實(shí)驗(yàn)室,聚集高比能量能源電池?zé)崾Э仉y題。區(qū)別與日產(chǎn)、奔馳、寶馬、三星、SK、寧德時期新燃料、廣汽、一汽、長安等發(fā)展了廣大合作。 咱們要點(diǎn)探討三個難題:第一,是甚么誘發(fā)的熱失控?第二,熱失控反映機(jī)理及其防范技藝是甚么?第三,熱失控在全個電池體系,幾百、幾千只電池當(dāng)中蔓延擴(kuò)展的機(jī)理,以及阻斷它的形式? 起首,在熱失控誘因抑制方面,咱們研發(fā)了熱-機(jī)-電概括治理體系(擴(kuò)展的BMS),在國家內(nèi)部外一系列公司都獲得利用。第二,在熱失控反映機(jī)理方面,咱們發(fā)覺了少許新體制,得出了一系列根本結(jié)論。起首,電池自生熱副反映激發(fā)的禍?zhǔn)自蹅儗さ搅。熱失控溫度激烈上?可達(dá)1千攝氏度/秒)的主反映咱們尋到了——即正極釋氧與負(fù)極產(chǎn)生氧化還原反映。觸發(fā)這種主反映的概況相比繁雜,咱們正好一一發(fā)展探討。在熱失控蔓延的阻斷方面,咱們研發(fā)鑒于模子的熱失控蔓延抑制熱治理設(shè)置方法,鑒于這種方法,咱們培養(yǎng)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)——北京科易能源,發(fā)明了高比能量鋰離子電池防火墻技藝,應(yīng)用這種技藝,它們把能源電池體系比能量做到了國家內(nèi)部最高,也比世界標(biāo)桿的特斯拉要高,此刻曾經(jīng)大量量的裝車。所配套的國產(chǎn)微型電動車子續(xù)駛路程做到300千米以上,況且曾經(jīng)批量制造。日前寶馬企業(yè)在華夏140家創(chuàng)新企業(yè)當(dāng)中挑選出去的獨(dú)一全家電動化合作伙伴企業(yè),便是這家企業(yè)——科易能源。 第二方面,對于多燃料混合/增程能源體系及其改良操控情況。咱們在混合能源方面一貫主張的是串聯(lián)式/增程式能源體系(日前大伙所熟知的日產(chǎn)的E—Power能源體系便是這種體系)。咱們的事業(yè)包括三個方面:第一,燃燒體系。咱們發(fā)明了鑒于缸壓傳感器的啟動機(jī)燃燒與釋放反饋操控理論與技藝;第二,在啟動機(jī)總成方面,咱們構(gòu)建了啟動機(jī)/電動機(jī)總成(增程器或許叫功率跟隨器)的改良設(shè)置方法?尚惺箚訖C(jī)多數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)在高效區(qū)而非是原來的散在大的地域范疇;在能源體系檔次方面,咱們研發(fā)了多燃料一體化的混合/增程的能源體系,從這張圖上可行見到,電路是一種并聯(lián)體系,有個電池,同一時間有個發(fā)電機(jī)組,兩者一同給電機(jī)供電。這種體系咱們曾經(jīng)實(shí)現(xiàn)模塊化、平臺化,并研發(fā)了系列化車型,包括油-電混合能源大巴車,氣-電混合能源大巴車,這點(diǎn)咱們曾經(jīng)在中車時期電動等公司資產(chǎn)化利用并推廣到國防軍工特種機(jī)動車。自然咱們也可行做能源電池的氫-電混合能源,下方推薦。這便是咱要推薦的長生命能源電池體系機(jī)理、模子與功能改良探討。這是清華的能源電池能源體系的技藝路線圖,第一種檔次咱們研發(fā)了能源電池的混合能源體系,啟動機(jī)是外協(xié)的;第二個檔次,咱們研發(fā)了能源電池啟動機(jī)研發(fā),能源電池的電堆是外協(xié)的;第三步,咱們研發(fā)成功能源電池電堆,能源電池膜電極是外協(xié)的。此刻,咱們馬上要最初能源電池膜電極的開發(fā),曾經(jīng)組織了世界一流的研發(fā)隊(duì)伍。咱們層層深入,技藝鏈逐環(huán)解耦,咱們稱其為剝洋蔥形式。 起首看能源電池混合能源體系。早期的能源電池大巴車以能源電池干脆驅(qū)動為主流技藝路線。咱們發(fā)明了能量混合型能源電池混合能源,能源電池只提供車用的平均功率,而車用的峰值浮動功率由能源電池提供。這區(qū)分于豐田企業(yè)的功率混合型能源電池混合能源。咱們還發(fā)明了Soft—run營運(yùn)車能源電池混合能源功率分配操控方法,把激烈浮動的車用負(fù)載轉(zhuǎn)化成能源電池功率根本不變,聚集在穩(wěn)固的功率范疇,這樣使能源電池的耐久性成倍提升。咱們早在2007年就實(shí)行了世界首例能源電池大巴車氫-電體系帶壓磕碰實(shí)驗(yàn)。咱們關(guān)聯(lián)的企業(yè)研發(fā)的高壓氣態(tài)氫體系曾經(jīng)造成了系列產(chǎn)物,并得到國度出臺的特種設(shè)施安裝改裝修理許可證。咱們研發(fā)了全個能源電池混合能源體系并與公司合作開發(fā)了第一批得到國度產(chǎn)物公告的能源電池都市大巴車。 這是咱們從示范考核、利用擴(kuò)展,到首先實(shí)現(xiàn)能源電池大巴車成套商業(yè)化的路徑。2008年在奧運(yùn)會示范,2010年在海外新添坡示范,2011—2012年結(jié)合國UNDP全世界清潔都市示范。2016匹配公司開發(fā)的全球上首臺能源電池有軌電車得到世界氫能協(xié)會頒發(fā)的獎勵。2017年,咱們匹配公司最初能源電池大巴車的商業(yè)化,第二階段,咱們是做能源電池啟動機(jī)。應(yīng)用內(nèi)燃啟動機(jī)電控技藝優(yōu)勢,研發(fā)了氫氣電控噴射與陽極再重復(fù)體系,發(fā)明了帶陰極再重復(fù)的能源電池啟動機(jī)空氣體系,。開發(fā)了能源電池啟動機(jī)的操控體系和能源電池專用DC/DC,可行干脆應(yīng)用交流阻抗反饋膜的含水量。咱們實(shí)現(xiàn)了營運(yùn)車能源電池啟動機(jī)體系集成的技藝突破,發(fā)展了三代產(chǎn)物開發(fā)。咱們培養(yǎng)了國家內(nèi)部首個能源電池啟動機(jī)到市場企業(yè)億華通科技股份企業(yè),并構(gòu)建了北京能源電池啟動機(jī)工程技藝中心,首先得到百臺級大巴車能源電池啟動機(jī)出售。日前,億華通科技股份企業(yè)的能源電池啟動機(jī)配套在能源電池大巴車范疇處于優(yōu)先位置。日前的產(chǎn)物是咱們十足采納自助電堆的新一代啟動機(jī)。本年前四個月制造了能源電池啟動機(jī)150臺,估計(jì)全年出售500臺左右。 第三方面,能源電堆模塊研發(fā)。咱們展開了電堆的設(shè)置改良,要點(diǎn)發(fā)展了雙極板的研發(fā)。咱們堅(jiān)持碳板技藝路線,由于做的是營運(yùn)車的長生命能源電池電堆。咱們以為,從長生命的方位衡量碳板仍是有優(yōu)勢的,咱們實(shí)現(xiàn)了石墨樹脂復(fù)合資料雙極板的自動制造,此刻正好建自動制造線,使雙極板的本錢大幅下調(diào)。咱們深入探討了電堆工程熱物理與狀況辨識技藝,關(guān)于電堆“水-熱-氣”狀況失衡作用生命的要害困難,進(jìn)行了鑒于模子的堆內(nèi)狀況預(yù)計(jì)與治理方法,而且開發(fā)出新一代營運(yùn)車能源電池電堆,初步發(fā)展了1千個小時以上的試驗(yàn),生命高于預(yù)期。 咱們還發(fā)展了電堆模塊的集成化工程開發(fā),以滿足國度準(zhǔn)則的各式請求。這是清華相干企業(yè)上海神力科技局限企業(yè)能源電池電堆的系列產(chǎn)物,咱們應(yīng)用碳板實(shí)現(xiàn)了功率密度2千瓦/升(這關(guān)于碳板電堆而言,功率密度是很高的,豐田電堆功率密度3.1千瓦/升用的是是金屬板,咱們從長生命的方位考量,金屬板用于小汽車只要要5千小時生命,而營運(yùn)車必需要達(dá)到1萬小時以上,由于營運(yùn)車通常來說運(yùn)轉(zhuǎn)生命請求更高)。 對于長生命咱們有個長久進(jìn)行技藝路線圖。2020年的生命指標(biāo)是1萬小時,2025年大于2.5萬小時。新研制的電堆生命曾經(jīng)挨近1萬小時這種指標(biāo),是以2020年產(chǎn)物的生命應(yīng)當(dāng)會超越1萬小時。 下方是對于資產(chǎn)化的概況,起首,清華基金控股的北京億華通科技企業(yè),2004年以來著力于能源電池啟動機(jī)的研發(fā)和資產(chǎn)化,實(shí)現(xiàn)華夏能源電池啟動機(jī)批量制造,并具備自助常識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)物系列,2016年在新三板掛牌,實(shí)現(xiàn)華夏氫能能源電池企業(yè)在資本市場零的突破。 此外,咱們有上海神力的電堆基地,實(shí)現(xiàn)了模壓石墨的雙極板批量制造,新一代能源電池電堆的批量制造,同一時間構(gòu)建了能源電池電堆測試中心,面臨全社會提供測試效勞。另有張家口的能源電池啟動機(jī)基地和制氫基地。這是設(shè)在加拿大的研發(fā)基地,將首先在這邊展開膜電極研發(fā)。 最終咱說一下氫能能源電池車子的前景與挑戰(zhàn)。 這是奔馳企業(yè)給出的一種全角度的各式能源體系的相比圖。橫軸是燃料消耗,縱軸是碳釋放。這是內(nèi)燃機(jī)、混合能源。綠色的是純電動,藍(lán)色的是能源電池。從當(dāng)中可行瞧出,假如以可再生燃料為一次燃料,在能耗方面純電動應(yīng)當(dāng)是更有優(yōu)勢的。假如以天然氣作為一次燃料,能源電池的能耗會有優(yōu)勢,可是二氧化碳依然須要下降,要采用二氧化碳捕捉。是以,氫能是兩次燃料,節(jié)能環(huán)境保護(hù)成果與制造氫的一次燃料相關(guān),咱們還不能說氫能是終極清潔燃料。氫是燃料載體,最終的載體必定會有氫和電,不可能把電排除。 這是豐田企業(yè)給出的一張圖。橫軸是行進(jìn)的距離,縱軸是機(jī)動車的速度,它給出的是在長距離重載運(yùn)輸方面是能源電池的優(yōu)勢范疇。 這是現(xiàn)代給出的一張圖,便是面向2025年純電池車子與氫能源電池車子的本錢優(yōu)勢對照。圖上小汽車的本錢圖,能源電池是紅色,純電動是綠色?尚星瞥,在300—700千米之中,兩者的本錢相當(dāng)。在500千米以內(nèi),能源電池小汽車無本錢優(yōu)勢。可是營運(yùn)車用能源電池在100千米以上就具有本錢優(yōu)勢。是以,咱們?nèi)涨暗母窘Y(jié)論是,鋰離子電池體系更符合替代石油機(jī),氫能源電池體系更符合替代柴油機(jī)。這是咱們?yōu)楹尉奂茉措姵貭I運(yùn)車的緣故。 說一下市場的前景,起首咱們以為,市場要穩(wěn)扎穩(wěn)打,咱們?nèi)涨笆菑谋狈降暮涞赜驙I運(yùn)汽車市場場突破,這張圖是從北京到張家口的長距離實(shí)驗(yàn),這是在張家口交付的130輛大大巴車,面向的是2020年的冬奧會。咱們以為,在北方寒冷地域能源電池相對純電動更有市場競爭優(yōu)勢。 第二個,假如能源電池僅僅用于車子,咱以為革命的意義是適中的,是以咱們必需從燃料革命的方位來看待能源電池,一步步擴(kuò)開展拓固定式氫-電燃料市場,研發(fā)光-電-氫一體化微網(wǎng)體系。這張圖是清華正好建造的光電氫一體化的微網(wǎng)試驗(yàn)體系。咱們以為,氫能能源電池大有可為,況且跟儲能、純電動車子、光伏組成概括的高效清潔的況且分布式獨(dú)立的燃料體系,將來會給燃料體系帶來革命性的浮動。日前咱們正與丹麥技藝大學(xué)、日產(chǎn)、殼牌等合作,推行這方面的事業(yè)。把華夏光伏的優(yōu)勢、儲能電池的優(yōu)勢聯(lián)合起來,并把氫能源電池聯(lián)合進(jìn)來,光伏發(fā)電可行用電池庫存,也可行制氫,,最終做成一種面向未來燃料互聯(lián)網(wǎng)的分布式獨(dú)立微網(wǎng)獨(dú)立燃料體系。 當(dāng)前氫能技藝落后于能源電池技藝,進(jìn)展相比慢,咱們須要全鏈條各步驟氫能科學(xué)與技藝的新突破。這張圖是選自長城車子的一種探討,從燃料制造、分配、運(yùn)輸、加注等等步驟很長、很繁雜。日前存留能效偏低、本錢偏高的難題,大伙必需結(jié)合起來,把這點(diǎn)要害技藝突破。推行氫能能源電池技藝的范圍商業(yè)化。 謝謝各位! |
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