同济大学章桐：借“双碳”之势，加快氢燃料电池汽车在中国的发展
2021年6月17日-19日，由中国汽车工业协会主办的第11届中国汽车论坛在上海嘉定举办。站在新五年起点上，本届论坛以“新起点新战略新格局——推动汽车产业高质量发展”为主题，设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+2个中外论坛+12个主题论坛”，全面集聚政府主管领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英，共商汽车强国大计，落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求，助力构建“双循环”新发展格局。其中，在6月19日下午举办的主题论坛“碳达峰、碳中和目标下的新能源汽车发展形势”上，同济大学燃料电池汽车技术研究所所长章桐发表了主题演讲。以下内容为现场演讲实录：
各位领导、各位专家、各位朋友，大家下午好！我来自同济大学。
今天讲的题目是借“双碳”发展的契机，大力地发展氢燃料电池汽车，总共讲三个方面：
1、中国汽车产业的未来，机遇和挑战在什么地方。
2、中国的新能源汽车发展的现状。
3、“双碳”背景下的中国氢燃料电池汽车的发展。
我不是从能源行业来的，我做了40年的汽车，最近因为“双碳”比较热，本人花了一点功夫研究了一下“双碳”方面的研究报告，还有一些资料，所以今天主要是谈谈我在这方面的学习体会，跟大家分享一下，有不对的地方大家可以争论。
一、中国汽车产业的未来。
当初讨论汽车产业的未来，一直讲未来的汽车是什么样？我们谈的是大的框架，不谈整个能源行业，不谈整个产业，谈什么是可持续的交通。
交通产业要能够持续发展，面临很多挑战，我把挑战分成两大类：
1、有关可持续交通的挑战第1类。
第一个是二氧化碳排放问题，当初早些年的时候，这个话题并不是太热，但也是一个话题。
第二个污染问题，包括PM2.5、有毒气体的排放。
第三个是国家安全能源，对于石油化石能源的依赖于，这三条是当初真正推动中国做新能源汽车的主要推手。
大家都知道，在十几年前、近二十年的时候，中国的雾霾情况非常严重，推动中国的领导人下这样的决心大力发展低排放的电动车。
面临这三个挑战，我们也迎来了契机，任何一个挑战，后面都包含着一个机遇，所以怎么摆脱对化石能源的依赖，减少城市污染，减少碳排放，面临能源结构的调整。
从这个角度来说，这是中国汽车产业实现转型或者产业结构调整的重大机遇，所以这是一方面。
2、有关可持续交通的挑战第2类。
城市化、交通的安全性、交通成本。
总体上来说，交通行业面临可持续的六大挑战，面对这些挑战，中国的机遇在什么地方？我们遇到了第四次工业革命，第四次工业革命是什么？就是所谓的网络物理系统，我们在第三次工业革命只是信息革命，那是互联网行业，我们现在比互联网行业更近一步。大量的网络集成、通信软件硬件的发展，我们面临背后重大工业的革命，所以现在给中国汽车工业实现了转型升级的第二次机会，促进了中国汽车在智能化、互联方面做的发展。
总的来说，如果归纳起来，中国汽车产业在今后面临重大挑战的前提下，遇到能源革命，工业革命的机遇促成了汽车工业最后的电动化、智能化和网联化的发展，这是中国汽车的未来。
二、中国的新能源汽车发展的现状。
中国过去十几年在新能源汽车发展情况是什么样？大家也都知道中国的汽车工业、新能源汽车真正爆发是从2013年开始，我们做得很早，2000年开始布局电动汽车，汽车市场的发展从2013年开始。
2017年开始产量是2700万辆，去年汽车总产销量跟2019年持平。新能源车在2020年的时候做到130多万辆，其中纯电动100多万辆，增程式混合动力30多万辆。
今年形势比较好，前五个月，新能源汽车的产销量达到95万辆，所以谁都没想到新能源汽车在这个地方有这么长足的发展。
市场上有一些趋势可以看出来，2020年特斯拉获得市场第一。还有插电式混合动力异军突起，增长速度远远超过在纯电动车方面的发展。
不管怎么样，增程式电动车的增长、外资企业对中国市场的进入，在整个新能源市场上造成了一定的挑战。
总的来说，今年的形势非常好，这个形势是不是可以可持续下去？如果中国坚持新能源汽车的产销量，如果按照这样的速度往上涨，是不是能够用所谓的纯电动汽车，以锂电池为主的纯电动汽车包打天下，我个人还是有一定的疑虑。
总的来说，我个人的看法，充电仍是挑战，新能源汽车保有量是580万辆，绝大多数是纯电动汽车。如果纯电动汽车以我们希望的速率大幅度增长，充电的问题不可能得到完美的解决，这是我个人的看法，包括八大挑战。
于是，燃料电池汽车在这个地方应势而起。它和纯电动汽车是天然的绝配，为什么？第一，燃料电池汽车和纯电动汽车电气架构一模一样，平台化效应特别好。第二，燃料电池汽车继承了纯电动汽车的一切优点，又克服了续驶里程和充电方面的缺陷。第三，纯电动汽车和燃料电池汽车相互互补，特用的场合下有独到之处。我们做这么长时间的燃料电池汽车，我本身并不排除纯电动汽车，这两者是互补的，未来市场上一定是相辅相成、互相互补的技术路线。
为了保障中国汽车产业转型，保障未来可持续发展，以纯电驱动为主，如果想坚持走下去，不走回头路，燃料电池汽车是必走之路。
三、“双碳”背景下的中国氢燃料电池汽车的发展。
接下来谈谈燃料电池汽车在“双碳”背景下进一步的长足发展，首先是全球气候问题-能源低碳化，这个热度去年刚刚炒起来的，就是因为气候挑战。
温室气体排放，不光是二氧化碳，这里面包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮都是温室气体，但是二氧化碳由于含量多，对全球的温室贡献超过50%，所以大家把二氧化碳拿出来作为重点讨论。
《巴黎协定》2015年12月12日是巴黎气候大会通过的。2016年9月3日中国全国人大常委会也批准了。
关键性的指标是什么？大家都承诺力争全球的温升不超过2摄氏度，力争1.5度，当然《巴黎气候协定》主要是六条，控制温升在2度之内给大家带来非常大的挑战。
全球角度来说，如果做一个基本假设，因为大家还是要发展，经济增长如果2.6%，人口增长0.8%的情况下，这是中国石油经济研究院做的2050年中国和世界能源研究报告里提出的。如果做一个2度的场景，要想控制全球的温升不超过2度，在一次能源上，包括对2050年之间非化石能源占比达到47%，将近一半，这里面包括煤炭、石油、天然气、非化石能源的比例可以看到分别是：4%、22%、27%、47%。从碳排放角度来说，2025年要达峰。全球2050年的时候仍然有113亿吨的二氧化碳排放，如果2050年要想排放的话，相当于量减少率将近60%的任务，当然这个地方逻辑上比中国的任务相对来说容易一些。
从挑战上来说，全球市场从能源上提出基本的架构或者战略考量，我们在一次能源上要大力利用可再生能源，但是二次能源上一定要强调大规模的电力化和电气化。终端的设备电气化率，2050年的时候全球角度要达到50%，就是能用电的地方全部要用电。不能用电的地方怎么办？要用其他的能源，所以说这个地方给大家带来的挑战是什么？如果你想大规模利用可再生能源减少碳排放，给全球的挑战，用碳捕捉的技术，但是成本高、存储难；用生物质，但是资源有限；用再生能源，包括风、光、海洋，但是间歇性波动不稳定、存储难。一方面要大量利用非化石能源、可再生能源50%以上，但是可再生能源面临这样一些问题，催生出来利用氢气，氢气在这样的背景下提出来的，氢气本身是清洁高效，同时可储能、可运输、应用场景非常丰富。
总的角度来说，全球提出这样的设想，二次能源里一定是两元化，能用电的地方全部用电，不能用电的地方尽量用氢，所以从这个角度上来说，这是全球上做的总考量。
全球有些国家已经做了一些布局，有德国模式、日本模式、澳大利亚模式，分别可以看出来，日本模式作为一个例子，保障能源安全、巩固产业基础，最后还有节省二氧化碳排放，这是上次日本丰田的报告，进一步证实日本大力推动氢能源，要排除化石能源的依赖，同时想利用氢能。二氧化碳减量方面，巩固产业技术基础，可以看出日本仍然希望在技术角度，在全球占有一席之地，这是从全球角度说。
再回头看看中国，为什么“双碳”从去年开始特别热？这是2020年9月22日习近平总书记第一次在联合国大会上做了庄严承诺，中国在2030年底要力争碳达峰，2060年前努力争取碳中和，其实习总书记说话有一定的余量，没有说保障，都是力争。
不管怎么样，也是中国在这方面的坚定承诺，也影响到各个方面，特别是最近以来，大家从央企、国家各个部委、战略方针上也感受到热度，这个热度对我们来说意味着什么？石油经济研究院做了这样的假设，做了三个场景：（1）参考场景，能源体系发展方向为清洁低碳，安全高效，智能多元以及便利经济。（2）氢能社会场景，氢能社会是什么样的场景？我们基本上下定决心，在二次能源架构当中，把氢气作为重要的考量、重要的因素，仅次于电。（3）碳中和场景，节能减排方面利用现有的技术或者创新性技术，尽我们最大的努力做这件事情。
我们倒推，如果想实现碳中和的话，到2060年碳排放为零是什么样的场景？
下面的图代表了三种不同的场景，对碳排放来说，要想真正实现碳中和的话，前面各位专家说了，得提前布局，不能等到2030年碳达峰以后再做这件事情，所以2021就要开始布局，尽量把曲线做得缓一些，早布局早行动，给自己造成压力不是很大。
比如说欧盟在1980年的时候，就已经碳达峰。从1980-2050年有70年的功夫从碳达峰到碳中和，中国只有30年，因为我们还在增长，我们到30年的时候才碳达峰，2060年的时候要达到碳中和，所以我们的任务是艰巨的，难度是加倍的。
我们在2050年的时候，清洁能源要占比80%，其中非化石能源占65%，中国要想达到碳中和的情况，所以这一方倒逼煤炭的用量、石油的用量减少，其他可再生能源要达到46%以上。
这样的话，我们才有可能在2060年实现碳中和，从这个角度上来说，任务非常艰巨，这也是做了基本的盘算。从这个地方看得出来，跟全球相比，中国煤炭资源特别丰富，不能像全球角度来说煤炭用量4%，我们仍然有煤炭12%在能源架构里，但是天然气13%，而可再生能源得到大规模的增长。
这个角度来说，中国和全球的考量是一致的，二次能源里要大力利用电，另外利用氢气作为真正二次能源。
终端设备电气化率达到48.2%，非化石能源发电占比80%，而且发电设备上要采用CCUS技术，就是碳捕捉、碳存储和碳利用，所有的技术都要用上。
这里是一个中金公司做的研究报告，预测氢能发展的三个阶段，从今天开始，头十年从产氢角度做了成本的估计，2021-2030年是应用初期、2031-2050年是步入平价阶段，最终2050-2060年是全面平价阶段。按照他的预期，中国要产绿氢，利用可再生能源产生氢气的话，成本有降低的空间。
最终在交通领域，每公斤可以做到20元/kg，是加氢口的价格，而不是生产氢气的价格，生产氢气的价格还要更便宜，这是能源行业做的预测，不是汽车行业做的预测。
另外，氢气可替代大多数非电领域的需求，从交通仓储、各个方面来说，交通上对我们来说算是比较好的，因为整个交通行业对碳排放占比10-12%左右。
这个地方来说，电气化率和氢气利用率可以得到互补的场景，所以说这个地方国家电网研究院做了预测，真正想实现碳中和的总体路径，从路线图可以看得出来，前面黑的是现状，第二个往上升的是到碳达峰需要一定的增长量，因为要提高生活水平，碳排量有一定的增长。
从这个时候，分几个步骤，节能减排涉及各个方面。包括能效提升与可再生能源应用；电力部门本身的减碳，你要利用可再生能源发电；终端用能部门的电气化；非电力低碳燃料转换；直到最后还有负碳排放。负碳排放什么意思？没办法就封存起来，找个地方存起来，国外有很多研究，包括以前有矿山、煤矿、盐矿挖完以后地下是洞穴，把二氧化碳封存起来。如果我们把这件事情严肃考虑的话，要想实现碳中和还是有路径可走的，不是一头雾水没有路径可走，这是中国的碳减排。
能源网角度来说，从能源的获取到能源的转换，一直到终端用户，一定要把所谓的“一次能源和电力网、氢气网”三网融合，形成中国的全新能源架构，这个角度上来说，中国才能够实现碳中和。
对于汽车行业来说，我们只是借这个东风而已，这个地方对我个人来说特别有鼓舞作用，因为本人回国一直做燃料电池汽车的工作。之前常常遇到质疑，新能源汽车再好，技术本身再发达，氢气从什么地方来？现在我可以非常开心告诉大家，你不用问我这个问题，你去问能源行业，能源行业会把氢气给我用的，因为我从交通口利用氢气是绝小的量，他要想实现碳中和，不大规模发展氢能产业，无路可走。
从用能结构，要想实现碳中和我们要节能减排，另外架构要变，把氢气从二次能源里大力提供出来。
边的图可以看出来，整个交通领域的用能结构，只看最后的长条，碳中和的场景。2060年的时候，市场仍然有一些燃油车，从保有量来说，还要消耗石油，也有烧天然气的，但是很大的一部分是纯电和氢能。从这个比例可以看出来氢能燃料电池的比例，借“双碳”的大战略背景，可以得到很好的长足发展。
回到新能源汽车，2050年做了预测，绿颜色是纯电动汽车，浅绿是氢能汽车。总量上来说可以看得出来，2050年燃料电池汽车保有量5000万辆，还不是2050年碳中和。5000万辆，相当于保有量是5亿辆，10%的汽车是燃料电池汽车。从这个角度来说，如果从2050-2060年，结合氢气各方面来说，产业端的发展，这个量从2050-2060年会得到进一步的发展。总体来说，碳中和的场景对于新能源汽车的占比得到大规模的推动。
总结：我们要借“双碳”之势，利用氢电两次能源网的建立，从根本上促进和保障燃料电池、氢电池燃料的融合发展，保障中国汽车工业平稳、可持续的产业转型，坚持纯电驱动不动摇，燃料电池汽车和锂电池为主的纯电动汽车相互辅助的发展。
最后说说燃料电池发展的趋势，如果从产业发展角度来说，上游、中游、下游，从氢气制取、汽车技术本身、下游整车厂、用户场景这么多年得到了长足的发展。大家在别的论坛里，关于燃料电池汽车也得到很多的介绍。
目前来说，在中国有一些地域，形成了地域性优势，列举三个产业集群：京津冀、长三角、华南（以广州为中心），当然还包括其他的地方，现在大家都在拭目以待，等待五部委牵头发布中国大规模示范化的场景，或者牵头城市群。
总的来说，从目前和将来，我们希望在国家战略的领导下，在燃料电池汽车产业的领导下，经过将近四年的规模发展示范活动，在能源架构、政策扶持、技术攻关、标准体系的建设上来说，能够得到非常全面的系统化推进。从这个角度来说，氢燃料汽车能够借助于“双碳”能源架构上的重大革命和重大调整，借这个东风，燃料电池汽车必将展示它顽强的生命力。
这就是我想跟大家分享的，谢谢大家！
