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王秉刚:我国新能源车技术处在世界第二梯队
日期:2020-9-11 8:54:47    来源:中国汽车报网

1999年6月,王秉刚从中国汽车技术研究中心(中汽中心)主任职位上退休,受科技部高新技术司邀请,参与到汽车科技项目管理工作中。此后20年,他将退休生涯与时代需要相结合,在中国汽车工业舞台上继续弹奏人生乐章。年6月,王秉刚从中国汽车技术研究中心(中汽中心)主任职位上退休,受科技部高新技术司邀请,参与到汽车科技项目管理工作中。此后20年,他将退休生涯与时代需要相结合,在中国汽车工业舞台上继续弹奏人生乐章。

第一个10年,从1999年到2009年,参与国家清洁汽车行动,取得阶段性成果。期间,王秉刚担任全国清洁汽车行动协调领导小组办公室专家组组长,以及科技部“清洁汽车关键技术攻关与产业化”项目总体组组长。

回看清洁汽车行动10年,其主要成绩有三:其一,我国汽车技术实现由化油器发动机年代,向电喷发动机和尾气处理技术年代过渡,汽车排放由无标准迅速提高到国Ⅲ水平。

其二,在推广清洁替代能源方面做了大量工作,先后尝试LPG、CNG、LNG、甲醇、乙醇、生物柴油和二甲醚等。自主研发天然气发动机,实现关键技术突破与大规模推广,从国家补贴到完全市场化。

其三,在清洁能源汽车与电动汽车研发上走出一条跨行业官、产、学、研合作攻关之路,取得重要自主技术研发成果,为后来的863计划的实施打下了基础。

第二个10年,自2009年科技部将汽车领域的科技项目重点,转入节能与新能源汽车技术领域起,参与新能源汽车工作,目前还在继续。这10年是中国新能源汽车风起云涌的10年,王秉刚是实践者和见证者之一。

在国家863计划“节能与新能源汽车技术”重大项目中,王秉刚担任监理咨询专家组组长,全程参与这起有史以来最大的汽车科技项目论证,主持项目节点检查与验收。

2010年,王秉刚担任全国25个示范城市督导检查专家组组长,通过攻关对标,使混合动力客车迎来重大转折。

2006年至2009年,王秉刚担任中德可再生交通能源合作项目中方协调人工作,组织完成“中国未来道路运输能源战略研究报告”。

2010年,作为编制工作组主要成员,王秉刚参加了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》编制工作,通过论证纯电动乘用车产业化应用的实际可行性,为最终确定我国新能源汽车以纯电驱动为主要战略取向的总思路提供重要依据。

2015年,王秉刚担任新能源汽车创新工程专家组组长,负责组织全国20多个整车与动力电池骨干企业开展新能源汽车研发与产业化工作。到2016年,创新工程完成预期任务,中国自主研发的新能源汽车与动力电池项目整体达到国际先进水平。

值得一提的是,受中国汽车报《汽车与运动》杂志社邀请,王秉刚自2006年开始担任“中国心”十佳发动机评委会主任。12年里,他不改初衷,排除干扰,坚持公平公正原则,使“中国心”十佳发动机与“沃德十佳发动机”、“国际年度发动机”并列成为国际公认的三大发动机评选活动之一。

不久前,82岁的王秉刚在北京寓所接受口述历史访谈,为我们厘清了中国新能源汽车发展技术路径。以下为王秉刚访谈实录。顾民对本文亦有贡献。


1960年,我从清华大学动力机械系汽车拖拉机专业毕业,在一汽一干就是30年,从普通技术员成长为高级工程师。1991年调任中汽中心,在主任岗位上工作到退休。可以说,我把人生最宝贵的40年献给了中国汽车事业,算是汽车战线上的一名老兵。

1999年退休后,我被相关部委委以重任,先后参与两个重大项目:一是清洁汽车行动,这项工作持续10年,取得了阶段性成果。二是新能源汽车工作,迄今已10年有余,目前还在继续。

跨入新世纪后,中国在传统汽车方面努力追赶世界水平,产销量全球第一,新能源汽车也从零起步,逐步发展成为全球最大市场。所以,这是中国汽车工业史上发展最迅速、最辉煌的20年,我有幸以一位老汽车工程师身份参加到这一进程中,并为此做出自己的贡献。

能够将退休生涯和时代需要结合在一起,在中国汽车工业舞台上弹奏人生余响,确实是一件很幸运的事情。

清洁汽车行动

1998年,国务院领导指示,要在全国开展空气净化-清洁汽车行动。

为什么提出清洁汽车行动?当时大气污染比较严重,有关方面认为,汽车排放污染是造成空气质量恶化的主要原因之一。虽然1990年代末中国汽车保有量还不大,但整体技术水平低,路上跑的都是化油器汽车,没有催化器,没有后处理,也谈不上排放标准。而国外已经进入电喷时代,国内外水平差别明显。

清洁汽车行动涉及大气污染治理与能源安全,国家对此相当重视。由时任国务院副总理李岚清主抓,科技部、国家计委、国家经贸委、国家环保总局、机械工业局等14个部委参与。

我在中汽中心工作期间,就跟科技部接触频繁。我退休前,科技部高新技术发展及产业化司司长李健、副司长石定寰就找到我,邀请我退休后协助主持清洁汽车行动专家组工作。经过慎重考虑,我欣然接受了。

说实话,退休后我有多种选择。当时也有些企业来找我,想到退休后还要去企业忙活,说白了就为赚些钱,对我没太大动力。

也有人动员我开个汽车设计公司。在前次访谈时我曾经介绍过,为了推动自主研发,吕福源部长早就想办一个设计公司,他找了整车企业,没有得到响应,后来就想筹办独立的设计公司,还想利用底特律的人才资源,就地办个设计公司为国内自主研发探路与培养人才,有意让我退休后去操持,可惜没有如愿。

受吕部长的影响,对开设计公司,我的确有些心动,可以实现很多年以前实现不了的理想。那时候也是起步的好时期,后来国内好几个设计公司差不多都是这个时期开始建立,大都办得不错,我相信我如果去办,也应该可以。

但最终我还是选择参与科技部的项目工作,除了科技项目对我很有吸引力外,不坐班,不管人,难得一个自由,更适合于当时已经身心疲惫的我。

我做好了继续工作10年的打算,从60岁干到70岁。没想到,清洁汽车行动告一段落后,我接着又干了10年有余。

工作给了我不停思考的压力,给了我与国家事业连接的机会,给了我与这么多年轻同事、同行结交的幸运。虽然年岁已高,在大家的照顾下,还是充满激情,忘了疲倦,努力工作。回想起来,如果当初两位司长不来找我,我这20多年人生轨迹就完全不一样。我非常感谢他们给我这个重要机会。

1999年1月,科技部等14个部委在原电动汽车和燃气汽车两个领导小组及办公室基础上,成立全国清洁汽车行动协调领导小组及办公室,向各地下发《关于实施“空气净化工程——清洁汽车行动”的若干意见》。办公室设在国家科技部高新技术司,具体工作由高新技术司能源与交通处落实。

当年6月,正式通知我担任(全国清洁汽车行动协调)领导小组办公室专家组组长与科技部“清洁汽车关键技术攻关与产业化”项目总体组组长。除我之外,还有一位来自能源领域的组长——四川石油管理局总机械师朱清澄。

清洁汽车行动专家组工作地点设在中汽中心北京工作部,办公室日常工作由时任中汽中心副主任兼北京工作部主任张进华负责。此后20多年,张进华是我的亲密战友与工作伙伴,对我的工作与生活给予极大支持和帮助。他为人正派,工作有激情、思路敏捷,还善于协调各方关系。

清洁汽车行动主要目标有三:燃油汽车清洁化、清洁替代燃料推广与电动汽车研发。燃油汽车清洁化与我国内燃机技术水平有关,当时我们还处在化油器时代,排放没什么标准。而国外已经普遍采用电喷及后处理装置,排放达到欧Ⅲ标准。这就对中国汽车工业提出紧迫要求,要从化油器向电喷与后处理技术过渡,追赶国外排放标准。

清洁替代燃料推广和中国能源状况有关。与中国经济规模相比,中国石油储量在全球处于相对较低水平,供需有缺口。汽车产业是石油消耗大户,必须及早启动替代燃料推广应用。当时我们了解到,不少替代燃料排放相对比较清洁,比汽油、柴油要好。

为实现这两个目标,科技部成立“清洁汽车关键技术攻关与产业化”项目。从电喷和催化器技术研发,到排放标准、排放检测能力建立,再到清洁替代燃料开发推广,确立一批研究课题。

清洁汽车行动是国务院确定的主要工作,牵涉面很广。为避免各地一哄而上,领导小组要求在国内选取若干有代表性地区和城市进行示范,取得经验后,再在全国范围内进行推广。

我们选择了12个城市作为第一批示范运行,包括北京、上海、天津、重庆、哈尔滨、长春、西安、乌鲁木齐、四川省川中地区(成都、绵阳、德阳)、广州、深圳和海南省等。

2008年赴海南考察LNG汽车加注站

示范城市确定后,我经常与专家组同事们到全国去做调研,很多城市都很投入。国家对示范城市支持经费并不多,前后几期项目累计投入不到1亿元,但最终实施效果很不错。

在清洁汽车行动同时,还开展一批关键技术攻关工作,专家组主要做立项方案,报相关部委审批。部委确定项目交给谁,由哪些单位承担等。专家组再具体推进,按照时间节点检查验收。一期项目结束后,再筹备二期项目,10年来至少开展了三期项目。在第三期中安排了一个500万资金的电动汽车研发课题。

总结起来,清洁汽车行动开展10年,基本实现燃油汽车清洁化与清洁替代燃料推广这两个目标。

其一,我国汽车技术整体实现了由化油器发动机年代,向电喷发动机与尾气处理技术年代过渡,汽车排放从无标准迅速提高到国Ⅲ水平。电喷化是汽车技术演进大势所趋,大量的工作是行业主管部门和各企业完成的,专家组只是通过科技项目实施予以推动。

其二,在推广清洁替代能源方面做了大量工作。先后尝试过LPG(Liquefied Petroleum Gas,液化石油气)、CNG(Compressed Natural Gas,压缩天然气)、LNG(Liquefied Natural Gas,液化天然气)、甲醇、乙醇、生物柴油、二甲醚等。

其中,推广最为成功的是天然气汽车。自主研发了天然气汽车发动机,实现关键技术突破与大规模推广,产品从有国家少量补贴到完全市场化。

2005年随上海交大访日本考察二甲醚汽车技术

其三,在清洁能源汽车与电动汽车研发上走出一条跨行业官、产、学、研合作攻关之路,取得重要自主技术研发成果,为后来的863计划的实施打下了基础。

从液化石油气到天然气

在清洁替代燃料推广方面,10年来我们对所能想到的替代燃料,基本都做过调研和尝试。包括液化石油气、天然气、甲醇、乙醇、二甲醚、生物柴油等,也包括将地沟油与野生麻风树果做成生物柴油。这些替代燃料有的得到大规模推广,有的在部分地区与领域得到应用,还有一些做了不同程度的尝试,最终没有得到推广应用。

真正进入全国性大规模推广的只有液化石油气(LPG)和天然气。LPG是开采石油时的副产品,用LPG作为汽车替代燃料,只需对汽油机进行一些简单改造。当时国际上使用最广的汽车替代燃料就是LPG,比如意大利和韩国的LPG汽车就非常多。

从一开始,我们就把LPG作为一个重要推广项目。北京和上海的出租车70%以上都经过改装使用了LPG,全国有20多万辆LPG出租车。但LPG最终也没有立住,什么原因?

一是贵。我们做饭用的燃气罐,里面就是LPG。国内城镇居民对LPG需求数量非常大,导致价格居高不下。二是LPG使用过程中带来的问题,加气站供应的LPG往往杂质多,燃料系统容易堵塞,导致发动机故障较多。

此外,LPG加气站不如汽油站多。使用LPG后,相比汽油便宜不了多少,出租车每天大约节省二三十元,但故障多与加气不方便两个因素叠加,司机认为省下这点钱不值。出租车行业对LPG逐渐失去热情,政府就很难再推动。

从排放角度,跟汽油机相比,LPG汽车多半是在原汽油机基础上改装,也没有体现出特别的清洁优势。因此,LPG推广五六年后,就慢慢沉寂了。

各种替代燃料中,最成功的是天然气。天然气主要成份是甲烷,分子结构简单,燃烧干净,而且是世界上储量大、被广泛使用的一种石化资源。2018年底一份统计数据表明,在全球能源消费中,石油、煤炭和天然气占比分别约为34%、27%、24%。

和全球平均水平相比,中国天然气在一次能源消费中占比仅约为8%。为什么这么低?中国已探明的主要能源储量特点是多煤、缺油、少气。近年来国内也陆续发现一些大天然气矿,而其他国家丰富的天然气资源也已经大量进口。

过去在汽车上天然气使用不够。汽车用天然气比较复杂,常温状态下它是气体,为方便大规模运输和储存,必须进行特殊处理。处理方式通常有两种路线:一种CNG,一种LNG。

对以天然气为燃料的汽车来说,发动机技术和燃油车也很不同:两者的喷射系统、燃料供给系统不同,发动机压缩比也不同,后处理技术也不同。以天然气为燃料的发动机要在原发动机基础上做较大的改造设计,商用车的压燃式柴油机发动机一般要改造为点燃式发动机。

虽然和LPG相比,天然气更清洁,但推广难度要大得多。LPG比较简单,常温下稍一压缩就呈液态,丙烷在20℃、0.81MPa(8个大气压)压力下即可压缩为液体,灌装、运输和使用非常方便。此外,建LPG加气站成本也不高,百八十万元就能建起来。

天然气要在-161.5℃低温下才能液化,因此,天然气汽车的主要技术路线是压缩天然气(CNG),最大额定压力为25MPa(250个大气压)。

推广CNG汽车主要涉及两方面:一是发动机改造,这方面我们做了很多工作。二是建加气站,建一个CNG加气站至少得三四百万元,比LPG加气站贵很多。

CNG汽车推广之路颇费时间,中间还曾出过火灾事故。那时候,只要一说什么地方天然气车爆炸,我们就紧张得不得了,赶紧去做现场调查。后来在各级政府支持下,企业加大研发和投入,安全问题基本解决,加气站逐步发展起来,CNG汽车就慢慢推广起来。

截至2018年年底,我国天然气汽车保有量为670万辆,其中CNG汽车保有量626万辆,CNG加气站约5600座。尤其在气源丰富地区,CNG作为汽车燃料既方便又经济。

从地域上看,天然气汽车推广得最好的是四川,四川很早就有使用天然气的历史。此外,新疆、宁夏等西部地区也推广得不错。这些地区有天然气资源,天然气通过管道运输,离产区近价格就更便宜。凡是天然气便宜的地方,推广天然气汽车积极性就高。

这期间我深刻体会到,清洁替代燃料是否能够推广,最终起决定性作用的是市场因素。某种能源再好,如果没人埋单,就很难做起来。尤其是做商业运营的车辆,首先要考虑经济性,其次是方便性。环保问题、能源问题是政府与社会考虑的重要事项,要通过相应鼓励与制约政策来体现。

从液化石油气汽车的衰落到天然气汽车的兴起,我们见证了市场的决定性力量。通过各种能源推广实践,我们最终认识到:一种汽车新能源能否被推广并站稳脚跟,一定要把经济性作为重要要素。

打通LNG汽车产业链

CNG汽车在国内推广早,保有量大,但缺点是能量密度低,大约只有汽油的1/3。CNG汽车续驶里程短,加一次CNG,一般只能行驶100公里-200公里。解决方案是,将天然气变为液态,提高能量密度,走LNG这条路。

将LNG作为汽车燃料技术门槛很高。当时只有少数发达国家具备LNG低温技术,而且设备价格昂贵。其中,美国LNG汽车技术最先进,已有几千辆在行驶。低温液化技术只在国内航天工业、化工工业等少数领域应用,在汽车上还没有应用先例。

汽车是一种直接面对消费者、批量化生产的交通工具,要求重量轻、安全可靠、寿命长,能适应各种环境,而且成本要低。这是一方面。

另一方面,LNG汽车如果大规模商用,需要打造一条完整产业链。包括燃料的生产和储运技术;包括加注站里的存储、计量、加注技术;包括汽车上的存储、输送、气化、稳压、喷射、燃烧等技术。需要许多特殊技术和零部件,缺一个环节都不行。现在氢燃料汽车推广中遇到的问题与当时天然气汽车何其像也。

2004年考察新疆吐哈油田的广汇LNG工厂

我们参观过新疆吐哈油气田一座LNG工厂,完全由德国进口建设。中国第一辆LNG客车样车由上海科委立项、黄震老师(现为中国工程院院士、上海交通大学副校长)牵头研制,该车的储液罐、阀门、蒸发器等关键零部件均为进口件。

2001年,北京公交总公司与首科中原公司合作,组建中国第一个LNG公交车示范车队,规模50辆。同时建了一个LNG加注站,改装了LNG公交车运行,效果不错。LNG公交车全部涉及低温的关键零部件与加注站设施均为进口。

靠进口零部件与设备,LNG汽车能做示范,但推广不了,因为价格太高。有没有可能自己攻关,自主攻克LNG关键技术?经过调研,我们了解到,我国航天工业有低温液化技术,国内已有一些能做低温储罐的小企业,同时石油工业也在积极推动LNG技术,问题在于缺少跨行业的合作沟通。

当时也存在一些空白,比如没有低温阀门等零部件。专家组讨论认为,我们可以组织各方力量攻关,目标就是推进全部关键零部件自主研发生产,实现国产化。否则LNG汽车就推广不了。

科技部采纳了专家组建议,批给课题100多万元,要完成这样任务,这个数目在当时也是很少。LNG汽车集成研发科技攻关项目最后落实在长沙。课题采取招标方式,动员不同行业参加,强调要拿出产品来。最终交付物不只是项目报告和样件,而是产品和一个示范车队。

课题确定后,课题组把零部件分摊开,在全国范围内招标。经过一年多时间的努力,终于将技术产业链条打通,自主做出零部件,用这些零部件装备的LNG汽车在长沙运行起来。因其成本比国外进口便宜很多,具备初步产业化条件。

长沙项目实际是集成与验证LNG汽车技术的一个平台。通过课题的实施,逐步积累了不少经验,参与这些项目的企业逐渐实现了产业化。有些企业生产零部件,有几个汽车厂做整车,LNG汽车推广出现起色。

有资源后,LNG客车便在多个城市发展起来。比如深圳市一下就上了1000辆LNG公交车,该市建有LNG进口站。LNG能量密度大,尤其适合跑长途,装上几罐就可以跑一两千公里,这样,LNG长途大客车和集装箱货车也推广起来了。

LNG汽车发展起来后,带动一批新兴零部件产业发展。张家港的富瑞特装公司就是一个典型例子,这家公司原来是做低温设备的一个作坊式工厂。有一次,我们在成都举行天然气汽车交流会,公司董事长邬品芳听我讲天然气汽车前景及LNG汽车优点后,回去就确定向LNG技术转型。

富瑞特装过去做液化罐,但不是工业等级,后来经过努力攻关达到了汽车工业的要求。现在从加气站罐到储运罐,再到汽车运输罐,它都能做,而且产量很大,上规模后价格降下来。富瑞特装成长为一家提供LNG储罐技术整体解决方案的上市企业,产品销往国内外。

2017年参观张家港富瑞特装高压容器生产

LNG汽车推广之路证明,只要我们下工夫,就能克服关键技术难关。在LNG汽车集成研发科技攻关项目中,国家并没有拿出很多钱来做推广,我们也只是起到牵头组织作用。看清楚LNG市场前景后,自然就有人愿意投资。LNG资源除了进口外,后来国内很多油气田也开始生产LNG,LNG资源有了保障。

LNG汽车在国内起步较晚,但推广迅速。2018年年底,我国LNG加气站总量约3400座,LNG汽车保有量约为44万辆,居世界第一。

2009年5月13日,清洁汽车行动十周年总结表彰会在重庆召开,我和朱清澄被领导小组授予“个人特殊贡献奖“。但我认为,这个贡献奖应该颁给更多人,从行业主管部门、地方政府、企业,到高校、科研机构,为清洁汽车行动做出贡献的人很多,专家组长只是起到组织协调作用。

这次总结会,意味着国家清洁汽车行动告一段落。

“三纵三横”布局意义重大

在清洁汽车行动开展的最后两年,科技部已经将汽车领域科技项目重点转到节能与新能源汽车技术领域,设立了十一五国家863计划“节能与新能源汽车技术”重大项目。项目总体组组长是时任同济大学校长万钢,时任科技部部长徐冠华主持立项论证会。

万钢校长在立项报告中提出了著名的“三纵三横”基本技术构架概念,对我国汽车技术创新体系具有重要意义。“三纵”是指燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车三种整车技术。“三横”是指多能源动力总成系统、电机驱动系统和控制单元和动力电池和电池组管理系统三种关键技术。纵横交错,形成一个矩阵,既重视整车,又重视共性核心技术。

在立项之初,燃料电池投资最多,其次是混合动力,最后是纯电动。

为什么纯电动排在最后?与当时电池技术情况有很大关系。当时铅酸电池和镍氢电池比较成熟,锂电池尚未在动力电池领域获得应用。美国通用公司装备铅酸电池的EV1与丰田公司用镍氢电池装备的电动汽车都没能成功推向市场。但专项没有放弃,仍把纯电动汽车列入三纵之一,积极工作,期待有发展机会。

将燃料电池放在重要位置是受到当时国际上发展潮流的影响,普遍认为燃料电池汽车有可能成为未来汽车的主要发展方向。当时北美和欧洲都热衷于氢能源,像大众汽车集团、奔驰汽车都在探索氢能源。后来我到过德国调研,参观了汽车液化加氢站,到加拿大参观著名的巴拉德燃料电池工厂,并了解到燃料电池公交汽车示范车队。氢燃料电池汽车在国际上已经取得初步进展。

2007年在德国慕尼黑参观宝马公司的液氢加注站

日本丰田公司在混合动力技术上的成就,动摇了存在百年的汽车传统动力系统设计概念,混合动力会成为传统汽车动力系统技术转型的重要技术路径,重大专项把它列入三纵之一非常正确。

随着时间推移和技术发展,863计划的早期格局已经发生很大变化,但由这个重大专项发起的向新技术进军的浪潮,则席卷和引领了以后中国汽车产业的技术变革,中国汽车工业揭开了自主创新的重要一幕,功不可没。

新项目启动时也总结了清洁汽车行动经验,认为专家组对项目开展监督管理非常必要。提出在科技项目管理机制上应该有所创新,确定建立项目监理制。在万钢主持编制的立项报告中,明确提出建立重大专项监理咨询专家组,与总体组并列。后来,我受聘担任监理咨询专家组组长,参与项目全过程论证,组织项目节点检查和验收工作。为保证监理工作的公正性,将咨询监理专家组挂靠在中国国际咨询公司。

重大专项中设立了百余个大小课题,遍布全国各地。我的工作就是与各位专家和中咨公司的工程师一起到承担课题的工厂、学校与科研机构进行调研,检查课题进展情况与问题。

在科技项目管理中,我最不能容忍的,一是弄虚作假,二是拿到了国家的钱却不努力去做。对于工作努力、进展有成效的课题单位,我会不惜表扬之词;对于工作怠慢、成果差的单位,我也会不留情面地批评。我对课题组提出的评价意见和建议,以及向科技部与总体组反映的情况很受重视,对推动课题进展起了积极作用。我深感能够在70岁高龄时还能参与专项工作,为汽车科技事业发挥余热,非常幸运。

混合动力汽车的起落

863计划项目的成果与影响很快得到整个产业的重视。国务院几个主管汽车产业的部委,联合制定一系列发展节能与新能源汽车的鼓励政策与发展计划。

2008年到同济大学检查863燃料电池汽车项目

2009年,国家四部委(财政部、科技部、发改委和工信部)决定,通过示范推动科技成果市场化,提出“十城千辆”计划,即发动十个城市开展示范工作,每个城市示范规模1000辆,车辆类型包括三类汽车:燃料电池汽车、混合动力汽车与纯电动汽车。

通知发出后,出乎意料地反响热烈,许多城市踊跃申报。经过评审,最终确定了25个城市开展节能与新能源汽车示范。我受命担任督导检查专家组组长。

示范活动做了三年,实际情况是,投入实际运行的车辆类型主要是混合动力客车,燃料电池汽车、纯电动汽车与混合动力乘用车微乎其微。

初期,混合动力客车也只是实现了功能,但节油效果并不好。北京市组织了一次混合动力公交车测试,从全国找来5家企业,每家企业提供2辆样车,放在同一条公交线上运行。结果很不理想,只有厦门金龙有较明显且稳定的节油效果。经过了解,在厦门金龙混合动力系统中采用了超级电容做能量回收的储能装置,而制动能量回收的效率恰恰是城市公交混合动力系统节能的要点。

这次测试成为混合动力公交车发展的重要转折。这之后,很多企业做了大量研发,尤其在制动能量回收技术上下了很大功夫。混合动力公交车由此迎来新的发展热潮,宇通客车和天津松正(技术公司)表现十分突出。

约一年后,在昆明又进行了一次全国规模的测试,把国内较好的混合动力公交车集中起来,在同一条路线上做测试。节油效果普遍提高,有三种混合动力公交车超过对标的国外技术,成绩最好的12米混合动公交车百公里油耗降到21升/22升,甚至接近20升。

这标志着国内混合动力公交车技术已达到国际领先水平。虽然后来由于国家发展重点的调整,混合动力公交车没有继续推广,但在这个过程中却培育了一批具有创新实力的企业。

新能源汽车发展战略形成

经过863计划与“十城千辆”示范工作,从政府到行业对如何发展汽车技术都有了新的认知。中国汽车工业摆脱落后状况必须坚持自主创新,要抓住世界汽车工业技术变革的重要时期,有所作为。在诸多技术路径上从哪里切入,十分重要。

2010年,国务院确定由工信部牵头制定“2011-2020年节能与新能源汽车发展规划”。规划的起草工作交给中国汽车工程学会,由张进华负责,我也受邀参与其中。经过近半年时间,开展许多具体调研与论证,最后征求各部委意见,广泛听取各方意见,由国务院颁布。

这个规划的最重要内容,我认为不是数量目标,而是确定了以纯电驱动为主要战略取向的大方向。后来,中国政府在新能源汽车的政策取向基本沿着这个大方向去做。纯电动汽车与插电式混合动力汽车得到快速发展。

确定以纯电驱动为主有诸多因素,其中重要原因是与我国锂电池技术进步戚戚相关。在世界汽车工业发展史上,电动汽车可谓几起几落,根本原因也是受限于电池技术。电池技术不突破,电动汽车就不可能有出路。

2010年前后,手机、笔记本电脑开始应用锂离子电池。从能量密度看,当时铅酸电池仅为30-40 Wh/Kg,镍氢电池为70-80 Wh/kg,锂电池已经可以达到130-140 Wh/kg,其能量密度几乎比镍氢电池高一倍。同样的电量,重量减少一半。但锂离子电池安全性差,经常能听到发生燃烧甚至爆炸的消息。后来,美国人发明了磷酸铁锂电池,安全性能很好,为电动汽车发展提供了重要条件。

高性能锂电池的出现,让我们看到纯电动汽车的曙光。第一家给我留下深刻印象的是比克电池(深圳市比克电池有限公司),在这里我第一次看到了大规模现代化生产锂离子电池的生产线,非常兴奋。回到北京,我向科技部与总体组汇报了情况,后来很多同事都去那里调研考察。

当时比亚迪公司已经在做锂电池。比亚迪靠手机电池起家,通过购买秦川福莱尔获得生产汽车的资质,在电动汽车上算是先知先行,很早就开始纯电动与“双模”插电式技术研发,是第一个把锂电池用到汽车上、实现锂电池汽车商业化的企业。在我国新能源汽车发展史上,比亚迪是先锋。

2015年参观比亚迪电池研究中心

可以说,汽车用的动力型锂电池技术就是源于手机、笔记本、电动工具等领域,当然,锂电池要达到汽车的安全、可靠、高一致性、低成本、长寿命与复杂使用环境的要求,还要经历很多研发攻关过程。

在大家努力下,以磷酸铁锂为主的动力电池产业蓬勃发展起来,以后又有了三元锂电池等多种材料体系。这些成果为电动汽车发展创造了关键性条件,支持了我国纯电驱动的发展战略。

说到这里,就不能不提起,我国发展纯电动汽车是许多前辈孜孜以求、努力探索的结果。二汽(东风公司)老领导黄正夏很早就发展电动汽车向中央政府打过报告,我读过他的文章。

石定寰(科技部高新司司长)也是一位电动汽车的积极倡导者。早在2000年前,日本丰田公司赠送给科技部15辆纯电动汽车做技术交流,该车匹配镍氢电池,续驶里程约100公里。石定寰为了建立电动汽车示范运行,推动国内外电动汽车技术交流,跑了好几个城市寻找支持,最后在汕头市建立了试验示范基地,先后有十余种国内外电动汽车到那里开展使用试验。

我国电动汽车快速进步

为加速新能源汽车发展,2011年之后,国家出台一系列政策,涉及各个方面,为一个产业出台如此多的政策也是历史上少有。

国家补贴政策,加上地方配套资金,极大地调动了企业积极性。许多地方政府也制定了鼓励政策与措施,在国家部委、地方政府和各企业共同努力下,我国电动车产业迅速发展起来。

2014年-2016年,我有幸担任了由三个部委(财政部、工信部、科技部)建立的“新能源汽车创新工程”专家组组长,参与组织有20多个整车与动力电池骨干企业参加的新能源汽车研发与产业化工作。

创新工程涉及纯电动乘用车、商用车和动力电池三大领域,共有25个子项目。在动力电池方面,考虑到磷酸铁锂已经成熟,创新工程就专注于三元体系,要在提高能量密度上加大力度,不至于落后国际发展进程。整车项目也把指标设定在与国际先进水平竞争的目标上。

项目做了3年,验收时大多数效果不错。以比亚迪唐、吉利帝豪EC7、北汽新能源E系列、长安C206为代表的新能源乘用车,其综合性能达到国际先进水平,成为我国推广新能源汽车的重要车型。

在项目助推下,以宁德时代为代表的三元锂电池技术达到国际领先水平,宁德时代后来发展成为销量居世界第一的国际型动力电池企业。

遗憾的是,有少数项目因为企业决策者的犹豫及投入不足等原因,没有完成预期目标,失去一次难得的通过技术创新赶上先进行列的机会。

通过这个项目的实施,我进一步认识到,企业是产品技术创新的主体,技术创新又是企业提升竞争力的必由之路。我国汽车企业应该尽快从跟踪学习走到自主创新,才能赢得未来发展。

中德合作项目的收获

2005年前后,经时任国务院参事石定寰和清洁汽车办公室张进华的推荐,我担任了科技部中德可再生交通能源合作项目的中方协调人,在科技部高新司交通能源处领导下做一些协调工作。这个项目基本属于技术交流性质,历时四五年,每年中德双方专家组都会互访交流。

2006年赴德国考察只有3个人的生物质柴油工厂

这期间,我在德国参观了许多与汽车能源相关的项目,包括一座只有3个人值班管理的高度自动化的小型生物质材料生产柴油的示范工厂。回国后,也想利用中德合作方式,筹备一些经费在国内策划类似项目,探索汽车绿色能源路径。最终因项目经费未能落实而作罢。

中德合作项目结束时,双方共同组织完成“中国未来道路运输能源战略研究报告”,算是合作项目的主要研究成果。

对我来说,通过参与这个项目,对汽车能源技术现状与未来发展路径有了进一步认识。其中有两个研究方法特别有用:一是全寿命周期研究方法,二是汽车能源4E评价方法。

全寿命周期主要包括燃料过程和材料过程,前者指燃料从矿井出来到被汽车使用消耗的全过程;后者包括汽车从原材料、生产、使用,直到报废的整个过程。这两个过程相互交叉,构成汽车的全寿命周期。

评价某种能源方案是否环保、是否经济、是否可行,要考察其全寿命周期,而不能只看一个局部。比如电动车排放问题,就不能简单讲电动汽车在道路上是零排放。很多专家可能会说,你用的电是脏的,而且电池生产过程中要消耗很多电,发电过程的排放要不要摊到每辆车上?这个问题必须予以客观回答,而且必须要定量地评估。我记得苗圩部长(工信部原部长)参加人大会时,记者就问过他这个问题。

2018年,在我的积极推动下,中国汽车工程学会组织跨行业有关专家学者制定“汽车生命周期温室气体及大气污染物排放评价方法”团体标准。这是世界上第一个针对汽车的全寿命排放评价标准。标准建立后,中国汽车工程学会相继完成2018年和2019年全生命周期排放评价报告,客观、科学、定量地给出结果。

中德合作项目收获的另一个方法是汽车能源评价4E要素。在一次交流会上,德国专家阐述了国际上公认的选择汽车能源与动力系统的3E要素。3个E分别是Energy(能源),即能源的可获得性;Environment(环境),即对环境的影响;Economy(经济性),即综合使用成本。

我根据10多年来中国发展汽车清洁能源工作的实际体会提出,还应该补充一个E—Ease of use,即使用方便性,主要指能源供给的方便性,它与基础设施建设密切相关。

我还列举了一些例子加以解释,这个补充得到德国专家一致认同,用4E要素评价更全面。在后来的工作中,我经常用4E要素作为预判一种新型汽车能源及动力系统有否有发展前景的工具。简明扼要,抓住事物本质,把复杂问题简单化。我也在刊发的文章与会议发言中,多次介绍并推荐4E要素方法。

10到20年燃油车仍是主体

汽车工业发展至今,已成为石油消耗最大产业。人类很早就开始探索汽车新能源,试图摆脱对石油的依赖。但我认为,今后相当长时间里,人类仍然无法撼动石油能源在汽车上的统治地位。

我的主要理由如下:

第一,电动汽车等非石化能源汽车技术发展要全面达到燃油汽车的成熟程度,包括基础设施的完善,还有很长一段路程。

第二,地球上石油天然气资源仍然十分丰富,并不像有些文章所写就要枯竭的程度,对中国这个幅员广大、地理气候条件复杂多样的国家,交通能源多样化更合理,也更安全。

第三,随着混合动力等节能技术的推广,传统汽车能耗大幅度降低,汽车的石油天然气资源消耗将明显减少。

正在制定的国家汽车发展规划初步认定,到2035年,新能源汽车与传统汽车平分天下,这个基调是合适的。今后10年~20年,汽车业将出现燃油车和电动车并存局面,很长一段时间燃油车仍是主体。

这个大的估计与判断不能出现偏差,中国汽车产业规模全球第一,上下游产业链庞大,可谓牵一发而动全身。因此,我们不能轻易提出全面禁止燃油车的计划。中国不像挪威,说禁燃就禁燃,挪威是小国,用电便宜,而且没有自己的汽车工业。

最近,我在中国汽车工程学会参加“2021-2035节能与新能源汽车技术路线图”编制工作时,大家经过讨论提出,将2035年目标定为“全面实现汽车电动化”。这里的“电动化”代表广义,包含所有带有电力驱动的汽车,混合动力汽车也在此范畴内。我认为“电动化”是一个非常智慧的提法。

我们应该大力推动传统燃油车采用混合动力技术,现在启用了一个新词,叫做“混动化”。丰田公司创造的混合动力技术,是对传统内燃机汽车技术进步的巨大贡献。我们会为提高内燃机效率几个百分点付出长期努力,内燃机学术界把它看成多年心血的结晶,殊不知这只是内燃机MAP图中一个点的效率数值,其学术价值大于工程价值。这点效率提高放到整车实际工况里,对汽车实际运行的节油效果微乎其微。

然而,混合动力技术从车辆动力系统入手,获得了大幅度节油效果。在城市工况下,仅制动能量回收一项就有可能获得多达30%的节油率,其他如怠速停机、发动机工作区优化等,都能得到明显的节能减排效果。现在,好的混合动力汽车的能耗只有同级传统动力系统车辆一半左右。

混合动力是燃油汽车技术升级的必由之路,不论存在多少难度,它都是中国汽车产业绕不过去的技术。这几年,我国汽车工业对混合动力重视程度非常不够,我认为应该及时纠正,否则我们在传统汽车领域要继续落后。

发展新能源汽车要多研究市场

经过十几年努力,我国新能源汽车取得与世瞩目的成就。推广规模世界领先,技术水平也处于先进之列,基础设施建设取得良好进展,新能源汽车已经为许多消费者接受与喜爱。

2020年7月的销售数据表明,新能源汽车销售明显复苏,这非常可喜。当前要把眼光放到广大的多样化市场上,注意不同市场需求。

在讨论未来发展技术路线时,我建议要从市场需求多样化入手,而不是过于单一地以不断提高技术指标来引导的思路。例如,电池能量密度与汽车续驶里程,在继续提升以满足高性能汽车需要的同时,要关注经济型、普及型电动汽车的技术开发。

过去几年,我们主要在大中型城市推广新能源汽车,并取得很好的成绩,今后也要在中小城市与农村,大力推广适合于该市场特点的新能源汽车。这样有助于新能源汽车高速发展,把新能源汽车成果分享给更多的人民群众。

2018年,我到柳州调研微型电动汽车普及经验,看到上通五菱开发的2.5米长微型电动汽车,质量好、价格便宜,作为城市出行交通工具,很受消费者欢迎。柳州市政府制定了一系列鼓励政策,一个300万人口的城市,电动汽车推广数量约2万辆。

我把他们的经验总结为“柳州模式”,在网上介绍后,受到很多关注,很快得到工信部的重视,在全国推广。现在,上通五菱的电动汽车销量已经在全国处于领先位置。

2018年在柳州调研电动汽车在三线城市推广经验

除以城市出行为主要用途的微型电动汽车外,我还建议为广大农村研发专用的多种用途的经济型电动汽车,既能做交通工具,也能做生产辅助工具,为农村实现电气化提供实用装备。对中小城市和农村用户来讲,续航里程不需要很高,但要充电方便、维修方便、经济适用。

随着电动汽车技术进步,我比较看好高端乘用车市场,电驱动特有的强劲动力,安静平稳清洁的特性,是燃油车无法比拟的。高端车用户对价格不大敏感,是高技术应用的最佳对象,我预测电动车将成为高端车的主流。这个领域将有一场激烈的世界性竞争。

我非常看好蔚来汽车等几个新造车势力,期待他们脱颖而出,成为佼佼者。我多次试驾蔚来汽车,感觉很好,印象深刻。蔚来在销售服务方面有许多创新。李斌(蔚来汽车创始人、董事长、CEO)是一位敢想且实干的企业家,他经常有一些出人意外的创意,最近提出的电池银行概念就非常有意义。

2020年在北京妙峰山试驾蔚来ES6

我与中国一汽董事长徐留平也常有交流,他是一位有责任心、有担当的领导。我在一汽工作过30年,对老家有非常深厚的感情,非常期待红旗品牌新能源汽车能在高端车领域早日崭露头角。

大中型城市是A级左右(包括A0级、A级和B级)新能源汽车最激烈的竞争舞台,既要性能先进,又要价格合理。王传福领导的比亚迪在这个领域表现非常出色。A级车也是燃油汽车的必争之地,是混合动力与插电式混合动力技术应用的主要领域。

前面讲过,我不主张在中国提出禁燃的计划目标,但我积极主张在公共领域加快推动电动化。因为这些车辆出行频度高,对城市大气环境影响大,实现电动化、做到零排放十分必要,技术与产业化已经成熟。

2019年在广州调研换电出租车

在出租车等日行驶里程多的商业车辆推广中,换电模式是合理的选择。中长途货车市场这块,在燃料电池技术产业化尚未实现之前,柴油车、天然气汽车可能还是主流,特定环境下也将采用电动车,比如矿山、港口、机场、短途物流等领域。

中国汽车产业规模已是全球第一,在科研项目和产业推动上做了很多工作,取得丰富经验。现在,应该把产业发展决策论证过程,建立在更加科学的基础之上。

没有捷径可走

从1999年退休到现在,我有幸一直工作在发展清洁能源汽车领域。我们取得了较大成绩,既有成功经验,也有失败教训。影响我们进步的是不同程度的浮夸风,少数弄虚作假也会时不时出来扰乱思想与工作。

当前中国新能源汽车产业在国际上究竟处于什么水平和位置?就产业规模看,无疑是世界第一,但从技术水平看,总体而言,我认为最多是第二梯队。

我们自己应该有清醒估计,切不能自持骄傲,要踏踏实实地追赶,争取早日跑进第一梯队里。这个过程可能要花几十年时间。

很多人认为,我们有些整车已经做得不错。但只要看看零部件产业情况,就能明白我们的状态如何。10年前,我曾经做过调查,某企业自主开发的发动机,整机达到国际水平,但是70%-80%零部件是从国外公司或合资企业采购。

能做集成已经是很大进步,但零部件没人去做,大量的、核心的零部件长期依赖国外公司肯定不是好事。我们讲开放合作没有异议,但同时要努力掌握主要的、关键的零部件主动权,这方面也不应该有异议,日本、韩国都是这样做的。

所以,一定要清醒地认识中国汽车工业在世界的位置。直到现在,我们总体还是落后的,还有大量严重问题与缺陷存在,还需要踏踏实实去做。

无论是发展传统汽车工业,还是发展新能源汽车,其实都没有捷径可走,该打牢的基础必须打牢。躲不过的,就是躲不过。发展工业有战略设计,但没有捷径。

纯电动汽车的基础还是汽车,只是更换了动力系统。燃油汽车技术落后,动力系统也没有优势,电池和电机技术也未必占有明显优势,基础研究水平都在先进国家之后。因此,我们还要踏踏实实走自主创新道路。只要踏实努力,以中国人的勤奋与聪明,待以时日,建设汽车强国的梦想一定能够实现。