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王秉剛:我國新能源車技術處在世界第二梯隊

 
 
 
發布日期:2020-09-09    來源:新能源汽車新聞EV    掃描到手機

編者按

1999年6月,王秉剛從中國汽車技術研究中心(中汽中心)主任職位上退休,受科技部高新技術司邀請,參與到汽車科技項目管理工作中。此后20年,他將退休生涯與時代需要相結合,在中國汽車工業舞臺上繼續彈奏人生樂章。年6月,王秉剛從中國汽車技術研究中心(中汽中心)主任職位上退休,受科技部高新技術司邀請,參與到汽車科技項目管理工作中。此后20年,他將退休生涯與時代需要相結合,在中國汽車工業舞臺上繼續彈奏人生樂章。

第一個10年,從1999年到2009年,參與國家清潔汽車行動,取得階段性成果。期間,王秉剛擔任全國清潔汽車行動協調領導小組辦公室專家組組長,以及科技部“清潔汽車關鍵技術攻關與產業化”項目總體組組長。

回看清潔汽車行動10年,其主要成績有三:其一,我國汽車技術實現由化油器發動機年代,向電噴發動機和尾氣處理技術年代過渡,汽車排放由無標準迅速提高到國Ⅲ水平。

其二,在推廣清潔替代能源方面做了大量工作,先后嘗試LPG、CNG、LNG、甲醇、乙醇、生物柴油和二甲醚等。自主研發天然氣發動機,實現關鍵技術突破與大規模推廣,從國家補貼到完全市場化。

其三,在清潔能源汽車與電動汽車研發上走出一條跨行業官、產、學、研合作攻關之路,取得重要自主技術研發成果,為后來的863計劃的實施打下了基礎。

第二個10年,自2009年科技部將汽車領域的科技項目重點,轉入節能與新能源汽車技術領域起,參與新能源汽車工作,目前還在繼續。這10年是中國新能源汽車風起云涌的10年,王秉剛是實踐者和見證者之一。

在國家863計劃“節能與新能源汽車技術”重大項目中,王秉剛擔任監理咨詢專家組組長,全程參與這起有史以來最大的汽車科技項目論證,主持項目節點檢查與驗收。

2010年,王秉剛擔任全國25個示范城市督導檢查專家組組長,通過攻關對標,使混合動力客車迎來重大轉折。

2006年至2009年,王秉剛擔任中德可再生交通能源合作項目中方協調人工作,組織完成“中國未來道路運輸能源戰略研究報告”。

2010年,作為編制工作組主要成員,王秉剛參加了《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》編制工作,通過論證純電動乘用車產業化應用的實際可行性,為最終確定我國新能源汽車以純電驅動為主要戰略取向的總思路提供重要依據。

2015年,王秉剛擔任新能源汽車創新工程專家組組長,負責組織全國20多個整車與動力電池骨干企業開展新能源汽車研發與產業化工作。到2016年,創新工程完成預期任務,中國自主研發的新能源汽車與動力電池項目整體達到國際先進水平。

值得一提的是,受中國汽車報《汽車與運動》雜志社邀請,王秉剛自2006年開始擔任“中國心”十佳發動機評委會主任。12年里,他不改初衷,排除干擾,堅持公平公正原則,使“中國心”十佳發動機與“沃德十佳發動機”、“國際年度發動機”并列成為國際公認的三大發動機評選活動之一。

不久前,82歲的王秉剛在北京寓所接受口述歷史訪談,為我們厘清了中國新能源汽車發展技術路徑。以下為王秉剛訪談實錄。顧民對本文亦有貢獻。


1960年,我從清華大學動力機械系汽車拖拉機專業畢業,在一汽一干就是30年,從普通技術員成長為高級工程師。1991年調任中汽中心,在主任崗位上工作到退休??梢哉f,我把人生最寶貴的40年獻給了中國汽車事業,算是汽車戰線上的一名老兵。

1999年退休后,我被相關部委委以重任,先后參與兩個重大項目:一是清潔汽車行動,這項工作持續10年,取得了階段性成果。二是新能源汽車工作,迄今已10年有余,目前還在繼續。

跨入新世紀后,中國在傳統汽車方面努力追趕世界水平,產銷量全球第一,新能源汽車也從零起步,逐步發展成為全球最大市場。所以,這是中國汽車工業史上發展最迅速、最輝煌的20年,我有幸以一位老汽車工程師身份參加到這一進程中,并為此做出自己的貢獻。

能夠將退休生涯和時代需要結合在一起,在中國汽車工業舞臺上彈奏人生余響,確實是一件很幸運的事情。

清潔汽車行動

1998年,國務院領導指示,要在全國開展空氣凈化-清潔汽車行動。

為什么提出清潔汽車行動?當時大氣污染比較嚴重,有關方面認為,汽車排放污染是造成空氣質量惡化的主要原因之一。雖然1990年代末中國汽車保有量還不大,但整體技術水平低,路上跑的都是化油器汽車,沒有催化器,沒有后處理,也談不上排放標準。而國外已經進入電噴時代,國內外水平差別明顯。

清潔汽車行動涉及大氣污染治理與能源安全,國家對此相當重視。由時任國務院副總理李嵐清主抓,科技部、國家計委、國家經貿委、國家環??偩?、機械工業局等14個部委參與。

我在中汽中心工作期間,就跟科技部接觸頻繁。我退休前,科技部高新技術發展及產業化司司長李健、副司長石定寰就找到我,邀請我退休后協助主持清潔汽車行動專家組工作。經過慎重考慮,我欣然接受了。

說實話,退休后我有多種選擇。當時也有些企業來找我,想到退休后還要去企業忙活,說白了就為賺些錢,對我沒太大動力。

也有人動員我開個汽車設計公司。在前次訪談時我曾經介紹過,為了推動自主研發,呂福源部長早就想辦一個設計公司,他找了整車企業,沒有得到響應,后來就想籌辦獨立的設計公司,還想利用底特律的人才資源,就地辦個設計公司為國內自主研發探路與培養人才,有意讓我退休后去操持,可惜沒有如愿。

受呂部長的影響,對開設計公司,我的確有些心動,可以實現很多年以前實現不了的理想。那時候也是起步的好時期,后來國內好幾個設計公司差不多都是這個時期開始建立,大都辦得不錯,我相信我如果去辦,也應該可以。

但最終我還是選擇參與科技部的項目工作,除了科技項目對我很有吸引力外,不坐班,不管人,難得一個自由,更適合于當時已經身心疲憊的我。

我做好了繼續工作10年的打算,從60歲干到70歲。沒想到,清潔汽車行動告一段落后,我接著又干了10年有余。

工作給了我不停思考的壓力,給了我與國家事業連接的機會,給了我與這么多年輕同事、同行結交的幸運。雖然年歲已高,在大家的照顧下,還是充滿激情,忘了疲倦,努力工作?;叵肫饋?,如果當初兩位司長不來找我,我這20多年人生軌跡就完全不一樣。我非常感謝他們給我這個重要機會。

1999年1月,科技部等14個部委在原電動汽車和燃氣汽車兩個領導小組及辦公室基礎上,成立全國清潔汽車行動協調領導小組及辦公室,向各地下發《關于實施“空氣凈化工程——清潔汽車行動”的若干意見》。辦公室設在國家科技部高新技術司,具體工作由高新技術司能源與交通處落實。

當年6月,正式通知我擔任(全國清潔汽車行動協調)領導小組辦公室專家組組長與科技部“清潔汽車關鍵技術攻關與產業化”項目總體組組長。除我之外,還有一位來自能源領域的組長——四川石油管理局總機械師朱清澄。

清潔汽車行動專家組工作地點設在中汽中心北京工作部,辦公室日常工作由時任中汽中心副主任兼北京工作部主任張進華負責。此后20多年,張進華是我的親密戰友與工作伙伴,對我的工作與生活給予極大支持和幫助。他為人正派,工作有激情、思路敏捷,還善于協調各方關系。

清潔汽車行動主要目標有三:燃油汽車清潔化、清潔替代燃料推廣與電動汽車研發。燃油汽車清潔化與我國內燃機技術水平有關,當時我們還處在化油器時代,排放沒什么標準。而國外已經普遍采用電噴及后處理裝置,排放達到歐Ⅲ標準。這就對中國汽車工業提出緊迫要求,要從化油器向電噴與后處理技術過渡,追趕國外排放標準。

清潔替代燃料推廣和中國能源狀況有關。與中國經濟規模相比,中國石油儲量在全球處于相對較低水平,供需有缺口。汽車產業是石油消耗大戶,必須及早啟動替代燃料推廣應用。當時我們了解到,不少替代燃料排放相對比較清潔,比汽油、柴油要好。

為實現這兩個目標,科技部成立“清潔汽車關鍵技術攻關與產業化”項目。從電噴和催化器技術研發,到排放標準、排放檢測能力建立,再到清潔替代燃料開發推廣,確立一批研究課題。

清潔汽車行動是國務院確定的主要工作,牽涉面很廣。為避免各地一哄而上,領導小組要求在國內選取若干有代表性地區和城市進行示范,取得經驗后,再在全國范圍內進行推廣。

我們選擇了12個城市作為第一批示范運行,包括北京、上海、天津、重慶、哈爾濱、長春、西安、烏魯木齊、四川省川中地區(成都、綿陽、德陽)、廣州、深圳和海南省等。

2008年赴海南考察LNG汽車加注站

示范城市確定后,我經常與專家組同事們到全國去做調研,很多城市都很投入。國家對示范城市支持經費并不多,前后幾期項目累計投入不到1億元,但最終實施效果很不錯。

在清潔汽車行動同時,還開展一批關鍵技術攻關工作,專家組主要做立項方案,報相關部委審批。部委確定項目交給誰,由哪些單位承擔等。專家組再具體推進,按照時間節點檢查驗收。一期項目結束后,再籌備二期項目,10年來至少開展了三期項目。在第三期中安排了一個500萬資金的電動汽車研發課題。

總結起來,清潔汽車行動開展10年,基本實現燃油汽車清潔化與清潔替代燃料推廣這兩個目標。

其一,我國汽車技術整體實現了由化油器發動機年代,向電噴發動機與尾氣處理技術年代過渡,汽車排放從無標準迅速提高到國Ⅲ水平。電噴化是汽車技術演進大勢所趨,大量的工作是行業主管部門和各企業完成的,專家組只是通過科技項目實施予以推動。

其二,在推廣清潔替代能源方面做了大量工作。先后嘗試過LPG(LiquefiedPetroleumGas,液化石油氣)、CNG(CompressedNaturalGas,壓縮天然氣)、LNG(LiquefiedNaturalGas,液化天然氣)、甲醇、乙醇、生物柴油、二甲醚等。

其中,推廣最為成功的是天然氣汽車。自主研發了天然氣汽車發動機,實現關鍵技術突破與大規模推廣,產品從有國家少量補貼到完全市場化。

2005年隨上海交大訪日本考察二甲醚汽車技術

其三,在清潔能源汽車與電動汽車研發上走出一條跨行業官、產、學、研合作攻關之路,取得重要自主技術研發成果,為后來的863計劃的實施打下了基礎。

從液化石油氣到天然氣

在清潔替代燃料推廣方面,10年來我們對所能想到的替代燃料,基本都做過調研和嘗試。包括液化石油氣、天然氣、甲醇、乙醇、二甲醚、生物柴油等,也包括將地溝油與野生麻風樹果做成生物柴油。這些替代燃料有的得到大規模推廣,有的在部分地區與領域得到應用,還有一些做了不同程度的嘗試,最終沒有得到推廣應用。

真正進入全國性大規模推廣的只有液化石油氣(LPG)和天然氣。LPG是開采石油時的副產品,用LPG作為汽車替代燃料,只需對汽油機進行一些簡單改造。當時國際上使用最廣的汽車替代燃料就是LPG,比如意大利和韓國的LPG汽車就非常多。

從一開始,我們就把LPG作為一個重要推廣項目。北京和上海的出租車70%以上都經過改裝使用了LPG,全國有20多萬輛LPG出租車。但LPG最終也沒有立住,什么原因?

一是貴。我們做飯用的燃氣罐,里面就是LPG。國內城鎮居民對LPG需求數量非常大,導致價格居高不下。二是LPG使用過程中帶來的問題,加氣站供應的LPG往往雜質多,燃料系統容易堵塞,導致發動機故障較多。

此外,LPG加氣站不如汽油站多。使用LPG后,相比汽油便宜不了多少,出租車每天大約節省二三十元,但故障多與加氣不方便兩個因素疊加,司機認為省下這點錢不值。出租車行業對LPG逐漸失去熱情,政府就很難再推動。

從排放角度,跟汽油機相比,LPG汽車多半是在原汽油機基礎上改裝,也沒有體現出特別的清潔優勢。因此,LPG推廣五六年后,就慢慢沉寂了。

各種替代燃料中,最成功的是天然氣。天然氣主要成份是甲烷,分子結構簡單,燃燒干凈,而且是世界上儲量大、被廣泛使用的一種石化資源。2018年底一份統計數據表明,在全球能源消費中,石油、煤炭和天然氣占比分別約為34%、27%、24%。

和全球平均水平相比,中國天然氣在一次能源消費中占比僅約為8%。為什么這么低?中國已探明的主要能源儲量特點是多煤、缺油、少氣。近年來國內也陸續發現一些大天然氣礦,而其他國家豐富的天然氣資源也已經大量進口。

過去在汽車上天然氣使用不夠。汽車用天然氣比較復雜,常溫狀態下它是氣體,為方便大規模運輸和儲存,必須進行特殊處理。處理方式通常有兩種路線:一種CNG,一種LNG。

對以天然氣為燃料的汽車來說,發動機技術和燃油車也很不同:兩者的噴射系統、燃料供給系統不同,發動機壓縮比也不同,后處理技術也不同。以天然氣為燃料的發動機要在原發動機基礎上做較大的改造設計,商用車的壓燃式柴油機發動機一般要改造為點燃式發動機。

雖然和LPG相比,天然氣更清潔,但推廣難度要大得多。LPG比較簡單,常溫下稍一壓縮就呈液態,丙烷在20℃、0.81MPa(8個大氣壓)壓力下即可壓縮為液體,灌裝、運輸和使用非常方便。此外,建LPG加氣站成本也不高,百八十萬元就能建起來。

天然氣要在-161.5℃低溫下才能液化,因此,天然氣汽車的主要技術路線是壓縮天然氣(CNG),最大額定壓力為25MPa(250個大氣壓)。

推廣CNG汽車主要涉及兩方面:一是發動機改造,這方面我們做了很多工作。二是建加氣站,建一個CNG加氣站至少得三四百萬元,比LPG加氣站貴很多。

CNG汽車推廣之路頗費時間,中間還曾出過火災事故。那時候,只要一說什么地方天然氣車爆炸,我們就緊張得不得了,趕緊去做現場調查。后來在各級政府支持下,企業加大研發和投入,安全問題基本解決,加氣站逐步發展起來,CNG汽車就慢慢推廣起來。

截至2018年年底,我國天然氣汽車保有量為670萬輛,其中CNG汽車保有量626萬輛,CNG加氣站約5600座。尤其在氣源豐富地區,CNG作為汽車燃料既方便又經濟。

從地域上看,天然氣汽車推廣得最好的是四川,四川很早就有使用天然氣的歷史。此外,新疆、寧夏等西部地區也推廣得不錯。這些地區有天然氣資源,天然氣通過管道運輸,離產區近價格就更便宜。凡是天然氣便宜的地方,推廣天然氣汽車積極性就高。

這期間我深刻體會到,清潔替代燃料是否能夠推廣,最終起決定性作用的是市場因素。某種能源再好,如果沒人埋單,就很難做起來。尤其是做商業運營的車輛,首先要考慮經濟性,其次是方便性。環保問題、能源問題是政府與社會考慮的重要事項,要通過相應鼓勵與制約政策來體現。

從液化石油氣汽車的衰落到天然氣汽車的興起,我們見證了市場的決定性力量。通過各種能源推廣實踐,我們最終認識到:一種汽車新能源能否被推廣并站穩腳跟,一定要把經濟性作為重要要素。

打通LNG汽車產業鏈

CNG汽車在國內推廣早,保有量大,但缺點是能量密度低,大約只有汽油的1/3。CNG汽車續駛里程短,加一次CNG,一般只能行駛100公里-200公里。解決方案是,將天然氣變為液態,提高能量密度,走LNG這條路。

將LNG作為汽車燃料技術門檻很高。當時只有少數發達國家具備LNG低溫技術,而且設備價格昂貴。其中,美國LNG汽車技術最先進,已有幾千輛在行駛。低溫液化技術只在國內航天工業、化工工業等少數領域應用,在汽車上還沒有應用先例。

汽車是一種直接面對消費者、批量化生產的交通工具,要求重量輕、安全可靠、壽命長,能適應各種環境,而且成本要低。這是一方面。

另一方面,LNG汽車如果大規模商用,需要打造一條完整產業鏈。包括燃料的生產和儲運技術;包括加注站里的存儲、計量、加注技術;包括汽車上的存儲、輸送、氣化、穩壓、噴射、燃燒等技術。需要許多特殊技術和零部件,缺一個環節都不行?,F在氫燃料汽車推廣中遇到的問題與當時天然氣汽車何其像也。

2004年考察新疆吐哈油田的廣匯LNG工廠

我們參觀過新疆吐哈油氣田一座LNG工廠,完全由德國進口建設。中國第一輛LNG客車樣車由上??莆㈨?、黃震老師(現為中國工程院院士、上海交通大學副校長)牽頭研制,該車的儲液罐、閥門、蒸發器等關鍵零部件均為進口件。

2001年,北京公交總公司與首科中原公司合作,組建中國第一個LNG公交車示范車隊,規模50輛。同時建了一個LNG加注站,改裝了LNG公交車運行,效果不錯。LNG公交車全部涉及低溫的關鍵零部件與加注站設施均為進口。

靠進口零部件與設備,LNG汽車能做示范,但推廣不了,因為價格太高。有沒有可能自己攻關,自主攻克LNG關鍵技術?經過調研,我們了解到,我國航天工業有低溫液化技術,國內已有一些能做低溫儲罐的小企業,同時石油工業也在積極推動LNG技術,問題在于缺少跨行業的合作溝通。

當時也存在一些空白,比如沒有低溫閥門等零部件。專家組討論認為,我們可以組織各方力量攻關,目標就是推進全部關鍵零部件自主研發生產,實現國產化。否則LNG汽車就推廣不了。

科技部采納了專家組建議,批給課題100多萬元,要完成這樣任務,這個數目在當時也是很少。LNG汽車集成研發科技攻關項目最后落實在長沙。課題采取招標方式,動員不同行業參加,強調要拿出產品來。最終交付物不只是項目報告和樣件,而是產品和一個示范車隊。

課題確定后,課題組把零部件分攤開,在全國范圍內招標。經過一年多時間的努力,終于將技術產業鏈條打通,自主做出零部件,用這些零部件裝備的LNG汽車在長沙運行起來。因其成本比國外進口便宜很多,具備初步產業化條件。

長沙項目實際是集成與驗證LNG汽車技術的一個平臺。通過課題的實施,逐步積累了不少經驗,參與這些項目的企業逐漸實現了產業化。有些企業生產零部件,有幾個汽車廠做整車,LNG汽車推廣出現起色。

有資源后,LNG客車便在多個城市發展起來。比如深圳市一下就上了1000輛LNG公交車,該市建有LNG進口站。LNG能量密度大,尤其適合跑長途,裝上幾罐就可以跑一兩千公里,這樣,LNG長途大客車和集裝箱貨車也推廣起來了。

LNG汽車發展起來后,帶動一批新興零部件產業發展。張家港的富瑞特裝公司就是一個典型例子,這家公司原來是做低溫設備的一個作坊式工廠。有一次,我們在成都舉行天然氣汽車交流會,公司董事長鄔品芳聽我講天然氣汽車前景及LNG汽車優點后,回去就確定向LNG技術轉型。

富瑞特裝過去做液化罐,但不是工業等級,后來經過努力攻關達到了汽車工業的要求?,F在從加氣站罐到儲運罐,再到汽車運輸罐,它都能做,而且產量很大,上規模后價格降下來。富瑞特裝成長為一家提供LNG儲罐技術整體解決方案的上市企業,產品銷往國內外。

2017年參觀張家港富瑞特裝高壓容器生產

LNG汽車推廣之路證明,只要我們下工夫,就能克服關鍵技術難關。在LNG汽車集成研發科技攻關項目中,國家并沒有拿出很多錢來做推廣,我們也只是起到牽頭組織作用??辞宄﨤NG市場前景后,自然就有人愿意投資。LNG資源除了進口外,后來國內很多油氣田也開始生產LNG,LNG資源有了保障。

LNG汽車在國內起步較晚,但推廣迅速。2018年年底,我國LNG加氣站總量約3400座,LNG汽車保有量約為44萬輛,居世界第一。

2009年5月13日,清潔汽車行動十周年總結表彰會在重慶召開,我和朱清澄被領導小組授予“個人特殊貢獻獎“。但我認為,這個貢獻獎應該頒給更多人,從行業主管部門、地方政府、企業,到高校、科研機構,為清潔汽車行動做出貢獻的人很多,專家組長只是起到組織協調作用。

這次總結會,意味著國家清潔汽車行動告一段落。

“三縱三橫”布局意義重大

在清潔汽車行動開展的最后兩年,科技部已經將汽車領域科技項目重點轉到節能與新能源汽車技術領域,設立了十一五國家863計劃“節能與新能源汽車技術”重大項目。項目總體組組長是時任同濟大學校長萬鋼,時任科技部部長徐冠華主持立項論證會。

萬鋼校長在立項報告中提出了著名的“三縱三橫”基本技術構架概念,對我國汽車技術創新體系具有重要意義?!叭v”是指燃料電池汽車、混合動力汽車和純電動汽車三種整車技術?!叭龣M”是指多能源動力總成系統、電機驅動系統和控制單元和動力電池和電池組管理系統三種關鍵技術??v橫交錯,形成一個矩陣,既重視整車,又重視共性核心技術。

在立項之初,燃料電池投資最多,其次是混合動力,最后是純電動。

為什么純電動排在最后?與當時電池技術情況有很大關系。當時鉛酸電池和鎳氫電池比較成熟,鋰電池尚未在動力電池領域獲得應用。美國通用公司裝備鉛酸電池的EV1與豐田公司用鎳氫電池裝備的電動汽車都沒能成功推向市場。但專項沒有放棄,仍把純電動汽車列入三縱之一,積極工作,期待有發展機會。

將燃料電池放在重要位置是受到當時國際上發展潮流的影響,普遍認為燃料電池汽車有可能成為未來汽車的主要發展方向。當時北美和歐洲都熱衷于氫能源,像大眾汽車集團、奔馳汽車都在探索氫能源。后來我到過德國調研,參觀了汽車液化加氫站,到加拿大參觀著名的巴拉德燃料電池工廠,并了解到燃料電池公交汽車示范車隊。氫燃料電池汽車在國際上已經取得初步進展。

2007年在德國慕尼黑參觀寶馬公司的液氫加注站

日本豐田公司在混合動力技術上的成就,動搖了存在百年的汽車傳統動力系統設計概念,混合動力會成為傳統汽車動力系統技術轉型的重要技術路徑,重大專項把它列入三縱之一非常正確。

隨著時間推移和技術發展,863計劃的早期格局已經發生很大變化,但由這個重大專項發起的向新技術進軍的浪潮,則席卷和引領了以后中國汽車產業的技術變革,中國汽車工業揭開了自主創新的重要一幕,功不可沒。

新項目啟動時也總結了清潔汽車行動經驗,認為專家組對項目開展監督管理非常必要。提出在科技項目管理機制上應該有所創新,確定建立項目監理制。在萬鋼主持編制的立項報告中,明確提出建立重大專項監理咨詢專家組,與總體組并列。后來,我受聘擔任監理咨詢專家組組長,參與項目全過程論證,組織項目節點檢查和驗收工作。為保證監理工作的公正性,將咨詢監理專家組掛靠在中國國際咨詢公司。

重大專項中設立了百余個大小課題,遍布全國各地。我的工作就是與各位專家和中咨公司的工程師一起到承擔課題的工廠、學校與科研機構進行調研,檢查課題進展情況與問題。

在科技項目管理中,我最不能容忍的,一是弄虛作假,二是拿到了國家的錢卻不努力去做。對于工作努力、進展有成效的課題單位,我會不惜表揚之詞;對于工作怠慢、成果差的單位,我也會不留情面地批評。我對課題組提出的評價意見和建議,以及向科技部與總體組反映的情況很受重視,對推動課題進展起了積極作用。我深感能夠在70歲高齡時還能參與專項工作,為汽車科技事業發揮余熱,非常幸運。

混合動力汽車的起落

863計劃項目的成果與影響很快得到整個產業的重視。國務院幾個主管汽車產業的部委,聯合制定一系列發展節能與新能源汽車的鼓勵政策與發展計劃。

2008年到同濟大學檢查863燃料電池汽車項目

2009年,國家四部委(財政部、科技部、發改委和工信部)決定,通過示范推動科技成果市場化,提出“十城千輛”計劃,即發動十個城市開展示范工作,每個城市示范規模1000輛,車輛類型包括三類汽車:燃料電池汽車、混合動力汽車與純電動汽車。

通知發出后,出乎意料地反響熱烈,許多城市踴躍申報。經過評審,最終確定了25個城市開展節能與新能源汽車示范。我受命擔任督導檢查專家組組長。

示范活動做了三年,實際情況是,投入實際運行的車輛類型主要是混合動力客車,燃料電池汽車、純電動汽車與混合動力乘用車微乎其微。

初期,混合動力客車也只是實現了功能,但節油效果并不好。北京市組織了一次混合動力公交車測試,從全國找來5家企業,每家企業提供2輛樣車,放在同一條公交線上運行。結果很不理想,只有廈門金龍有較明顯且穩定的節油效果。經過了解,在廈門金龍混合動力系統中采用了超級電容做能量回收的儲能裝置,而制動能量回收的效率恰恰是城市公交混合動力系統節能的要點。

這次測試成為混合動力公交車發展的重要轉折。這之后,很多企業做了大量研發,尤其在制動能量回收技術上下了很大功夫?;旌蟿恿卉囉纱擞瓉硇碌陌l展熱潮,宇通客車和天津松正(技術公司)表現十分突出。

約一年后,在昆明又進行了一次全國規模的測試,把國內較好的混合動力公交車集中起來,在同一條路線上做測試。節油效果普遍提高,有三種混合動力公交車超過對標的國外技術,成績最好的12米混合動公交車百公里油耗降到21升/22升,甚至接近20升。

這標志著國內混合動力公交車技術已達到國際領先水平。雖然后來由于國家發展重點的調整,混合動力公交車沒有繼續推廣,但在這個過程中卻培育了一批具有創新實力的企業。

新能源汽車發展戰略形成

經過863計劃與“十城千輛”示范工作,從政府到行業對如何發展汽車技術都有了新的認知。中國汽車工業擺脫落后狀況必須堅持自主創新,要抓住世界汽車工業技術變革的重要時期,有所作為。在諸多技術路徑上從哪里切入,十分重要。

2010年,國務院確定由工信部牽頭制定“2011-2020年節能與新能源汽車發展規劃”。規劃的起草工作交給中國汽車工程學會,由張進華負責,我也受邀參與其中。經過近半年時間,開展許多具體調研與論證,最后征求各部委意見,廣泛聽取各方意見,由國務院頒布。

這個規劃的最重要內容,我認為不是數量目標,而是確定了以純電驅動為主要戰略取向的大方向。后來,中國政府在新能源汽車的政策取向基本沿著這個大方向去做。純電動汽車與插電式混合動力汽車得到快速發展。

確定以純電驅動為主有諸多因素,其中重要原因是與我國鋰電池技術進步戚戚相關。在世界汽車工業發展史上,電動汽車可謂幾起幾落,根本原因也是受限于電池技術。電池技術不突破,電動汽車就不可能有出路。

2010年前后,手機、筆記本電腦開始應用鋰離子電池。從能量密度看,當時鉛酸電池僅為30-40Wh/Kg,鎳氫電池為70-80Wh/kg,鋰電池已經可以達到130-140Wh/kg,其能量密度幾乎比鎳氫電池高一倍。同樣的電量,重量減少一半。但鋰離子電池安全性差,經常能聽到發生燃燒甚至爆炸的消息。后來,美國人發明了磷酸鐵鋰電池,安全性能很好,為電動汽車發展提供了重要條件。

高性能鋰電池的出現,讓我們看到純電動汽車的曙光。第一家給我留下深刻印象的是比克電池(深圳市比克電池有限公司),在這里我第一次看到了大規?,F代化生產鋰離子電池的生產線,非常興奮?;氐奖本?,我向科技部與總體組匯報了情況,后來很多同事都去那里調研考察。

當時比亞迪公司已經在做鋰電池。比亞迪靠手機電池起家,通過購買秦川福萊爾獲得生產汽車的資質,在電動汽車上算是先知先行,很早就開始純電動與“雙?!辈咫娛郊夹g研發,是第一個把鋰電池用到汽車上、實現鋰電池汽車商業化的企業。在我國新能源汽車發展史上,比亞迪是先鋒。

2015年參觀比亞迪電池研究中心

可以說,汽車用的動力型鋰電池技術就是源于手機、筆記本、電動工具等領域,當然,鋰電池要達到汽車的安全、可靠、高一致性、低成本、長壽命與復雜使用環境的要求,還要經歷很多研發攻關過程。

在大家努力下,以磷酸鐵鋰為主的動力電池產業蓬勃發展起來,以后又有了三元鋰電池等多種材料體系。這些成果為電動汽車發展創造了關鍵性條件,支持了我國純電驅動的發展戰略。

說到這里,就不能不提起,我國發展純電動汽車是許多前輩孜孜以求、努力探索的結果。二汽(東風公司)老領導黃正夏很早就發展電動汽車向中央政府打過報告,我讀過他的文章。

石定寰(科技部高新司司長)也是一位電動汽車的積極倡導者。早在2000年前,日本豐田公司贈送給科技部15輛純電動汽車做技術交流,該車匹配鎳氫電池,續駛里程約100公里。石定寰為了建立電動汽車示范運行,推動國內外電動汽車技術交流,跑了好幾個城市尋找支持,最后在汕頭市建立了試驗示范基地,先后有十余種國內外電動汽車到那里開展使用試驗。

我國電動汽車快速進步

為加速新能源汽車發展,2011年之后,國家出臺一系列政策,涉及各個方面,為一個產業出臺如此多的政策也是歷史上少有。

國家補貼政策,加上地方配套資金,極大地調動了企業積極性。許多地方政府也制定了鼓勵政策與措施,在國家部委、地方政府和各企業共同努力下,我國電動車產業迅速發展起來。

2014年-2016年,我有幸擔任了由三個部委(財政部、工信部、科技部)建立的“新能源汽車創新工程”專家組組長,參與組織有20多個整車與動力電池骨干企業參加的新能源汽車研發與產業化工作。

創新工程涉及純電動乘用車、商用車和動力電池三大領域,共有25個子項目。在動力電池方面,考慮到磷酸鐵鋰已經成熟,創新工程就專注于三元體系,要在提高能量密度上加大力度,不至于落后國際發展進程。整車項目也把指標設定在與國際先進水平競爭的目標上。

項目做了3年,驗收時大多數效果不錯。以比亞迪唐、吉利帝豪EC7、北汽新能源E系列、長安C206為代表的新能源乘用車,其綜合性能達到國際先進水平,成為我國推廣新能源汽車的重要車型。

在項目助推下,以寧德時代為代表的三元鋰電池技術達到國際領先水平,寧德時代后來發展成為銷量居世界第一的國際型動力電池企業。

遺憾的是,有少數項目因為企業決策者的猶豫及投入不足等原因,沒有完成預期目標,失去一次難得的通過技術創新趕上先進行列的機會。

通過這個項目的實施,我進一步認識到,企業是產品技術創新的主體,技術創新又是企業提升競爭力的必由之路。我國汽車企業應該盡快從跟蹤學習走到自主創新,才能贏得未來發展。

中德合作項目的收獲

2005年前后,經時任國務院參事石定寰和清潔汽車辦公室張進華的推薦,我擔任了科技部中德可再生交通能源合作項目的中方協調人,在科技部高新司交通能源處領導下做一些協調工作。這個項目基本屬于技術交流性質,歷時四五年,每年中德雙方專家組都會互訪交流。

2006年赴德國考察只有3個人的生物質柴油工廠

這期間,我在德國參觀了許多與汽車能源相關的項目,包括一座只有3個人值班管理的高度自動化的小型生物質材料生產柴油的示范工廠?;貒?,也想利用中德合作方式,籌備一些經費在國內策劃類似項目,探索汽車綠色能源路徑。最終因項目經費未能落實而作罷。

中德合作項目結束時,雙方共同組織完成“中國未來道路運輸能源戰略研究報告”,算是合作項目的主要研究成果。

對我來說,通過參與這個項目,對汽車能源技術現狀與未來發展路徑有了進一步認識。其中有兩個研究方法特別有用:一是全壽命周期研究方法,二是汽車能源4E評價方法。

全壽命周期主要包括燃料過程和材料過程,前者指燃料從礦井出來到被汽車使用消耗的全過程;后者包括汽車從原材料、生產、使用,直到報廢的整個過程。這兩個過程相互交叉,構成汽車的全壽命周期。

評價某種能源方案是否環保、是否經濟、是否可行,要考察其全壽命周期,而不能只看一個局部。比如電動車排放問題,就不能簡單講電動汽車在道路上是零排放。很多專家可能會說,你用的電是臟的,而且電池生產過程中要消耗很多電,發電過程的排放要不要攤到每輛車上?這個問題必須予以客觀回答,而且必須要定量地評估。我記得苗圩部長(工信部原部長)參加人大會時,記者就問過他這個問題。

2018年,在我的積極推動下,中國汽車工程學會組織跨行業有關專家學者制定“汽車生命周期溫室氣體及大氣污染物排放評價方法”團體標準。這是世界上第一個針對汽車的全壽命排放評價標準。標準建立后,中國汽車工程學會相繼完成2018年和2019年全生命周期排放評價報告,客觀、科學、定量地給出結果。

中德合作項目收獲的另一個方法是汽車能源評價4E要素。在一次交流會上,德國專家闡述了國際上公認的選擇汽車能源與動力系統的3E要素。3個E分別是Energy(能源),即能源的可獲得性;Environment(環境),即對環境的影響;Economy(經濟性),即綜合使用成本。

我根據10多年來中國發展汽車清潔能源工作的實際體會提出,還應該補充一個E—Easeofuse,即使用方便性,主要指能源供給的方便性,它與基礎設施建設密切相關。

我還列舉了一些例子加以解釋,這個補充得到德國專家一致認同,用4E要素評價更全面。在后來的工作中,我經常用4E要素作為預判一種新型汽車能源及動力系統有否有發展前景的工具。簡明扼要,抓住事物本質,把復雜問題簡單化。我也在刊發的文章與會議發言中,多次介紹并推薦4E要素方法。

10到20年燃油車仍是主體

汽車工業發展至今,已成為石油消耗最大產業。人類很早就開始探索汽車新能源,試圖擺脫對石油的依賴。但我認為,今后相當長時間里,人類仍然無法撼動石油能源在汽車上的統治地位。

我的主要理由如下:

第一,電動汽車等非石化能源汽車技術發展要全面達到燃油汽車的成熟程度,包括基礎設施的完善,還有很長一段路程。

第二,地球上石油天然氣資源仍然十分豐富,并不像有些文章所寫就要枯竭的程度,對中國這個幅員廣大、地理氣候條件復雜多樣的國家,交通能源多樣化更合理,也更安全。

第三,隨著混合動力等節能技術的推廣,傳統汽車能耗大幅度降低,汽車的石油天然氣資源消耗將明顯減少。

正在制定的國家汽車發展規劃初步認定,到2035年,新能源汽車與傳統汽車平分天下,這個基調是合適的。今后10年~20年,汽車業將出現燃油車和電動車并存局面,很長一段時間燃油車仍是主體。

這個大的估計與判斷不能出現偏差,中國汽車產業規模全球第一,上下游產業鏈龐大,可謂牽一發而動全身。因此,我們不能輕易提出全面禁止燃油車的計劃。中國不像挪威,說禁燃就禁燃,挪威是小國,用電便宜,而且沒有自己的汽車工業。

最近,我在中國汽車工程學會參加“2021-2035節能與新能源汽車技術路線圖”編制工作時,大家經過討論提出,將2035年目標定為“全面實現汽車電動化”。這里的“電動化”代表廣義,包含所有帶有電力驅動的汽車,混合動力汽車也在此范疇內。我認為“電動化”是一個非常智慧的提法。

我們應該大力推動傳統燃油車采用混合動力技術,現在啟用了一個新詞,叫做“混動化”。豐田公司創造的混合動力技術,是對傳統內燃機汽車技術進步的巨大貢獻。我們會為提高內燃機效率幾個百分點付出長期努力,內燃機學術界把它看成多年心血的結晶,殊不知這只是內燃機MAP圖中一個點的效率數值,其學術價值大于工程價值。這點效率提高放到整車實際工況里,對汽車實際運行的節油效果微乎其微。

然而,混合動力技術從車輛動力系統入手,獲得了大幅度節油效果。在城市工況下,僅制動能量回收一項就有可能獲得多達30%的節油率,其他如怠速停機、發動機工作區優化等,都能得到明顯的節能減排效果?,F在,好的混合動力汽車的能耗只有同級傳統動力系統車輛一半左右。

混合動力是燃油汽車技術升級的必由之路,不論存在多少難度,它都是中國汽車產業繞不過去的技術。這幾年,我國汽車工業對混合動力重視程度非常不夠,我認為應該及時糾正,否則我們在傳統汽車領域要繼續落后。

發展新能源汽車要多研究市場

經過十幾年努力,我國新能源汽車取得與世矚目的成就。推廣規模世界領先,技術水平也處于先進之列,基礎設施建設取得良好進展,新能源汽車已經為許多消費者接受與喜愛。

2020年7月的銷售數據表明,新能源汽車銷售明顯復蘇,這非??上?。當前要把眼光放到廣大的多樣化市場上,注意不同市場需求。

在討論未來發展技術路線時,我建議要從市場需求多樣化入手,而不是過于單一地以不斷提高技術指標來引導的思路。例如,電池能量密度與汽車續駛里程,在繼續提升以滿足高性能汽車需要的同時,要關注經濟型、普及型電動汽車的技術開發。

過去幾年,我們主要在大中型城市推廣新能源汽車,并取得很好的成績,今后也要在中小城市與農村,大力推廣適合于該市場特點的新能源汽車。這樣有助于新能源汽車高速發展,把新能源汽車成果分享給更多的人民群眾。

2018年,我到柳州調研微型電動汽車普及經驗,看到上通五菱開發的2.5米長微型電動汽車,質量好、價格便宜,作為城市出行交通工具,很受消費者歡迎。柳州市政府制定了一系列鼓勵政策,一個300萬人口的城市,電動汽車推廣數量約2萬輛。

我把他們的經驗總結為“柳州模式”,在網上介紹后,受到很多關注,很快得到工信部的重視,在全國推廣?,F在,上通五菱的電動汽車銷量已經在全國處于領先位置。

2018年在柳州調研電動汽車在三線城市推廣經驗

除以城市出行為主要用途的微型電動汽車外,我還建議為廣大農村研發專用的多種用途的經濟型電動汽車,既能做交通工具,也能做生產輔助工具,為農村實現電氣化提供實用裝備。對中小城市和農村用戶來講,續航里程不需要很高,但要充電方便、維修方便、經濟適用。

隨著電動汽車技術進步,我比較看好高端乘用車市場,電驅動特有的強勁動力,安靜平穩清潔的特性,是燃油車無法比擬的。高端車用戶對價格不大敏感,是高技術應用的最佳對象,我預測電動車將成為高端車的主流。這個領域將有一場激烈的世界性競爭。

我非??春梦祦砥嚨葞讉€新造車勢力,期待他們脫穎而出,成為佼佼者。我多次試駕蔚來汽車,感覺很好,印象深刻。蔚來在銷售服務方面有許多創新。李斌(蔚來汽車創始人、董事長、CEO)是一位敢想且實干的企業家,他經常有一些出人意外的創意,最近提出的電池銀行概念就非常有意義。

2020年在北京妙峰山試駕蔚來ES6

我與中國一汽董事長徐留平也常有交流,他是一位有責任心、有擔當的領導。我在一汽工作過30年,對老家有非常深厚的感情,非常期待紅旗品牌新能源汽車能在高端車領域早日嶄露頭角。

大中型城市是A級左右(包括A0級、A級和B級)新能源汽車最激烈的競爭舞臺,既要性能先進,又要價格合理。王傳福領導的比亞迪在這個領域表現非常出色。A級車也是燃油汽車的必爭之地,是混合動力與插電式混合動力技術應用的主要領域。

前面講過,我不主張在中國提出禁燃的計劃目標,但我積極主張在公共領域加快推動電動化。因為這些車輛出行頻度高,對城市大氣環境影響大,實現電動化、做到零排放十分必要,技術與產業化已經成熟。

2019年在廣州調研換電出租車

在出租車等日行駛里程多的商業車輛推廣中,換電模式是合理的選擇。中長途貨車市場這塊,在燃料電池技術產業化尚未實現之前,柴油車、天然氣汽車可能還是主流,特定環境下也將采用電動車,比如礦山、港口、機場、短途物流等領域。

中國汽車產業規模已是全球第一,在科研項目和產業推動上做了很多工作,取得豐富經驗?,F在,應該把產業發展決策論證過程,建立在更加科學的基礎之上。

沒有捷徑可走

從1999年退休到現在,我有幸一直工作在發展清潔能源汽車領域。我們取得了較大成績,既有成功經驗,也有失敗教訓。影響我們進步的是不同程度的浮夸風,少數弄虛作假也會時不時出來擾亂思想與工作。

當前中國新能源汽車產業在國際上究竟處于什么水平和位置?就產業規???,無疑是世界第一,但從技術水平看,總體而言,我認為最多是第二梯隊。

我們自己應該有清醒估計,切不能自持驕傲,要踏踏實實地追趕,爭取早日跑進第一梯隊里。這個過程可能要花幾十年時間。

很多人認為,我們有些整車已經做得不錯。但只要看看零部件產業情況,就能明白我們的狀態如何。10年前,我曾經做過調查,某企業自主開發的發動機,整機達到國際水平,但是70%-80%零部件是從國外公司或合資企業采購。

能做集成已經是很大進步,但零部件沒人去做,大量的、核心的零部件長期依賴國外公司肯定不是好事。我們講開放合作沒有異議,但同時要努力掌握主要的、關鍵的零部件主動權,這方面也不應該有異議,日本、韓國都是這樣做的。

所以,一定要清醒地認識中國汽車工業在世界的位置。直到現在,我們總體還是落后的,還有大量嚴重問題與缺陷存在,還需要踏踏實實去做。

無論是發展傳統汽車工業,還是發展新能源汽車,其實都沒有捷徑可走,該打牢的基礎必須打牢。躲不過的,就是躲不過。發展工業有戰略設計,但沒有捷徑。

純電動汽車的基礎還是汽車,只是更換了動力系統。燃油汽車技術落后,動力系統也沒有優勢,電池和電機技術也未必占有明顯優勢,基礎研究水平都在先進國家之后。因此,我們還要踏踏實實走自主創新道路。只要踏實努力,以中國人的勤奮與聰明,待以時日,建設汽車強國的夢想一定能夠實現。

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