中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：氫能作為清潔、高效和安全的二次能源，已被視為全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略方向，有可能在下半世紀(jì)的能源領(lǐng)域逐步占主導(dǎo)地位。
在國(guó)內(nèi)，氫能正成為能源體系的重要組成部分，有助于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)能源革命，應(yīng)對(duì)氣候變化，徹底實(shí)現(xiàn)交通終端用能清潔化，保障能源轉(zhuǎn)型的合理過渡。
預(yù)計(jì)到2050年，氫能在中國(guó)的能源體系中占比將達(dá)10%左右。作為工業(yè)制造大國(guó)和人口大國(guó)的中國(guó)，在氫能的儲(chǔ)量、制取上均有巨大優(yōu)勢(shì)，且應(yīng)用領(lǐng)域豐富，很多工業(yè)場(chǎng)景和家庭場(chǎng)景均可用到。
作為氫能源的重要應(yīng)用終端之一，近兩年來，氫燃料電池汽車發(fā)展迅速，各方對(duì)其關(guān)注熱度也不斷升高。
它以補(bǔ)位者的角色，與純電動(dòng)汽車、插電式混動(dòng)汽車一起在各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域嘗試完成對(duì)傳統(tǒng)燃油車的替代，并推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
氫燃料電池汽車目前在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況如何？有哪些優(yōu)勢(shì)和進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸？與另外兩種新能源汽車相比，氫燃料電池汽車將走出一條什么樣的發(fā)展路徑？國(guó)家將如何布局及推動(dòng)這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展？種種問題均需要政府、行業(yè)、企業(yè)的深思。
從曾經(jīng)輿論中的新能源汽車發(fā)展的終極方向到目前各方幾乎達(dá)成一致的“與純電動(dòng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)者”，氫燃料電池汽車近兩年來在新能源汽車領(lǐng)域的定位越來越清晰。
先與純電論短長(zhǎng)
作為國(guó)家欽定的新能源汽車“三縱”技術(shù)路線之一，相比純電動(dòng)與插電式混動(dòng)汽車，氫燃料電池汽車的步子顯然看起來略慢一些。
在另外兩種車型國(guó)內(nèi)銷量占比突破1%時(shí)，氫燃料電池汽車似乎終于走到了示范運(yùn)行的門口，成為近兩年來更受資本熱捧和行業(yè)關(guān)注的新焦點(diǎn)。
經(jīng)過數(shù)年發(fā)展，新能源汽車特別是純電動(dòng)汽車在應(yīng)用上的一些缺點(diǎn)正越來越突出，特別是充電時(shí)間、續(xù)航里程、環(huán)境適應(yīng)性、鋰電池能量密度及衰減等問題。
這就導(dǎo)致了純電動(dòng)技術(shù)在大型物流車、運(yùn)輸工程車等一系列應(yīng)用場(chǎng)景中受限。而更令行業(yè)焦慮的是，短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的可能性并不大。
相比之下，氫燃料電池汽車的能源補(bǔ)給時(shí)間短，與燃油車加油大致相當(dāng)，運(yùn)行效率較高。
·在續(xù)航里程上，氫燃料電池汽車一次加滿氫后可跑500-1000km。且氫燃料電池汽車與純電動(dòng)汽車一樣可做到使用過程中零排放，更重要的是到報(bào)廢時(shí)也不存在污染問題。
·在使用環(huán)境上，氫燃料電池汽車的應(yīng)用范圍更廣，特別是可滿足北方冬天低溫城市的使用需求，不存在純電動(dòng)汽車在過低溫度下難以啟動(dòng)或續(xù)航衰減太快等問題。
但在乘用車特別是轎車領(lǐng)域，燃料電池轎車的總體積會(huì)大于純電動(dòng)車型。因?yàn)槿剂想姵貏?dòng)力系統(tǒng)包括儲(chǔ)氫瓶、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助電池等。這對(duì)燃料電池在轎車領(lǐng)域的應(yīng)用是一個(gè)挑戰(zhàn)。
據(jù)測(cè)算，擁有長(zhǎng)續(xù)航優(yōu)勢(shì)的燃料電池轎車一次加氫的續(xù)駛里程至少要在500公里之上才能與同等純電動(dòng)車型的成本持平，貨車類至少要在200公里以上，否則在成本上并不占優(yōu)勢(shì)。
清華大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高指出，燃料電池應(yīng)當(dāng)干純電動(dòng)不適合的領(lǐng)域，比如商用車、長(zhǎng)途卡車等，特別是在北方冬季運(yùn)行的大客車、物流車等。所以氫燃料電池更適合取代柴油機(jī)。
這些恰恰都成了氫燃料電池汽車的發(fā)展機(jī)會(huì)。避開與經(jīng)營(yíng)多年的純電動(dòng)、插電式混動(dòng)路線的直接競(jìng)爭(zhēng)，氫燃料電池汽車采取錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)策略，以補(bǔ)位者的角色與其他新能源車型一起在各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域完成對(duì)傳統(tǒng)燃油車的替代。
在當(dāng)前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能電池電動(dòng)汽車尚未完全站住腳、燃料電池汽車方興未艾的情況下，一些車企和社會(huì)輿論面對(duì)兩種技術(shù)路徑非常糾結(jié)、不知所措。
中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)理事長(zhǎng)陳清泰認(rèn)為，正確認(rèn)識(shí)兩條技術(shù)路線的關(guān)系至關(guān)重要。
從中長(zhǎng)期來說，這兩條技術(shù)路線各有優(yōu)勢(shì)，是互補(bǔ)的關(guān)系。在不同的場(chǎng)景各有優(yōu)劣，不是簡(jiǎn)單的替代關(guān)系。
從已知的全球主要國(guó)家和主要汽車公司的戰(zhàn)略布局來看，2030年之前乘用車電動(dòng)化的發(fā)展主體仍然是儲(chǔ)能電池汽車，到2030年大公司的電動(dòng)汽車平臺(tái)產(chǎn)能將會(huì)達(dá)到百萬輛，甚至數(shù)百萬輛級(jí)，而燃料電池汽車則仍為數(shù)萬、或者是數(shù)十萬輛。要正確引導(dǎo)有效資源的合理配置，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)發(fā)展，防止顧此失彼。
氫燃料電池汽車的中國(guó)機(jī)會(huì)
從能源角度看，中國(guó)擁有制氫及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的優(yōu)勢(shì)。
資料顯示，國(guó)內(nèi)工業(yè)副產(chǎn)氫豐富，2018年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到800萬噸。而每年浪費(fèi)掉的1000億度可再生能源發(fā)的電，可生產(chǎn)200萬噸氫氣。在高壓儲(chǔ)氫上，中國(guó)制成了全球容積最大的儲(chǔ)氫罐。
在氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)方面，同濟(jì)大學(xué)燃料電池汽車技術(shù)研究所所長(zhǎng)章桐表示，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池汽車動(dòng)力總成技術(shù)平臺(tái)，形成了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池、儲(chǔ)氫與供氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件配套研發(fā)體系，同時(shí)也具備了百輛級(jí)燃料電池整車生產(chǎn)能力，并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模示范運(yùn)營(yíng)。
純電動(dòng)與混動(dòng)汽車的發(fā)展為燃料電池汽車解決了蓄電池、電機(jī)、電控等關(guān)鍵技術(shù)、部件的成本、可靠性等重要問題，奠定了電氣化的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
章桐特別提到，電氣架構(gòu)一樣，公用平臺(tái)化優(yōu)勢(shì)突顯，并不對(duì)立，不存在誰要代替誰的問題。從產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略角度上，可以保障中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、以純電驅(qū)動(dòng)為主的可持續(xù)發(fā)展、避免走回頭路的風(fēng)險(xiǎn)。
章桐認(rèn)為，無論從國(guó)家政策、產(chǎn)業(yè)鏈、整車企業(yè)的積極性、還是當(dāng)前能源架構(gòu)調(diào)整、氫氣來源的多元化等條件看，氫燃料電池汽車非常適合在中國(guó)發(fā)展。特別是政策紅利，國(guó)家在這方面的政策上的戰(zhàn)略定力非常好，從中央政府到地方政府都有相關(guān)的支持政策。
三大發(fā)展瓶頸待解
純電動(dòng)汽車與氫燃料電池汽車從技術(shù)成熟度、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施來看，處在不同階段，呈梯級(jí)發(fā)展態(tài)勢(shì)，儲(chǔ)能電池電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)鏈已趨于成熟，基礎(chǔ)設(shè)施基本形成，生產(chǎn)成本開始接近市場(chǎng)可接受的程度，總體上進(jìn)入了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的階段。
陳清泰指出，相比之下，燃料電池汽車正開始進(jìn)入示范生產(chǎn)和應(yīng)用階段，產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié)生產(chǎn)成本比較高，基礎(chǔ)設(shè)施也在建設(shè)，距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還有一段距離。
目前，氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，主要還有三大發(fā)展瓶頸。
一、能源供給方面，加氫站數(shù)量嚴(yán)重不足，與能源相關(guān)的環(huán)節(jié)也存在一系列問題。相比純電動(dòng)汽車遇到的充電樁(站)不足的問題，氫燃料電池汽車的能源供應(yīng)和加氫站建設(shè)要復(fù)雜得多。
據(jù)了解，氫能源的利用從氫的制備開始，包括儲(chǔ)存、運(yùn)輸，到最后分配、使用等一系列環(huán)節(jié)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈需要?dú)淠茉丛诟鱾€(gè)領(lǐng)域都有相應(yīng)的支撐，但目前一些環(huán)節(jié)尚有不少難題待解。
中國(guó)工程院院士楊裕生曾不止一次公開質(zhì)疑，比如在制氫環(huán)節(jié)，通過氯堿工藝產(chǎn)生的副產(chǎn)氫雖可以用，但是里面有少量的氯氣、氧氣，純化到0.2個(gè)PPM的代價(jià)非常高，耗能過多。且氫的安全運(yùn)輸、分布、儲(chǔ)存都有技術(shù)問題。
二、從車輛產(chǎn)業(yè)角度看，國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車的成本、壽命、可靠性與耐久性等產(chǎn)品的重要指標(biāo)尚未達(dá)到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化應(yīng)用的程度。
武漢理工大學(xué)首席教授潘牧表示，從性能角度講，燃料電池有三座大山，性能、壽命、成本。目前燃料電池與純電動(dòng)相比雖然在一些應(yīng)用場(chǎng)景中成本很高，但最大的問題是壽命。
楊裕生也指出，燃料電池的壽命在實(shí)驗(yàn)室可以做到一萬甚至兩萬小時(shí)，真正上路卻實(shí)現(xiàn)不了。
因?yàn)閮r(jià)格高、制作復(fù)雜，造成燃料電池耗能遠(yuǎn)比內(nèi)燃機(jī)高。還有鉑資源，不用鉑金的催化劑是世界難題，現(xiàn)在正在攻克，這些問題都要經(jīng)過長(zhǎng)期的研究才能解決。
關(guān)于成本，據(jù)新源動(dòng)力股份有限公司工程應(yīng)用事業(yè)部運(yùn)營(yíng)總監(jiān)李漢斌透露，2018年，燃料電池的成本相比2008年已經(jīng)下降了80%，但是目前這個(gè)下降的水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
根據(jù)測(cè)算，到十萬輛級(jí)別時(shí)成本可能做到每千瓦600-700元，但是這個(gè)目標(biāo)離美國(guó)DOE水平(在系統(tǒng)層面做到每千瓦200-300元)，還有很長(zhǎng)的路要走。
一系列問題都需要通過關(guān)鍵技術(shù)、核心零部件和重要材料取得突破才有望解決。
章桐指出，但是這里面存在一個(gè)巨大的問題，目前所有的關(guān)鍵材料和零部件，特別是從產(chǎn)業(yè)鏈的上游來說，我們不缺實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，我們?nèi)钡氖桥炕纳a(chǎn)技術(shù)。
甚至有其他專家指出，目前行業(yè)中一些位居世界前列的研究只能在實(shí)驗(yàn)室相對(duì)理想的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，其可靠性以及可操作性在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中未必能夠完全實(shí)現(xiàn)。中國(guó)與國(guó)際最先進(jìn)水平的差距，在20-30年之間。
而另一個(gè)令行業(yè)內(nèi)外人士擔(dān)心的問題是，一些材料和核心零部件還嚴(yán)重依賴進(jìn)口。
李漢斌表示，我們現(xiàn)在電堆的關(guān)鍵原材料，能夠達(dá)到長(zhǎng)壽命、高可靠的使用要求的基本依賴進(jìn)口，比如膜、催化劑、炭質(zhì)等，目前也在同步進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化工作。
三、在頂層設(shè)計(jì)上，雖然目前國(guó)內(nèi)從中央到部分地方省市陸續(xù)頒布了針對(duì)氫能源產(chǎn)業(yè)包括氫燃料電池汽車的一系列支持政策和發(fā)展規(guī)劃，但仍有一些重要環(huán)節(jié)需要從頂層設(shè)計(jì)角度加以引導(dǎo)甚至實(shí)現(xiàn)突破。
相比氫能源的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，氫燃料電池汽車只是能源利用的一個(gè)出口、終端。
目前，與燃料電池汽車整個(gè)產(chǎn)業(yè)相配套的法律法規(guī)，從上游制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫，包括加氫站的建設(shè)審批流程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、驗(yàn)收等，國(guó)內(nèi)雖有卻還不夠完善。
例如：一直以來國(guó)內(nèi)將氫氣作為易燃易爆品管理，相關(guān)企業(yè)需投入更多硬件設(shè)施，并在運(yùn)作中遵守更嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，硬件和運(yùn)營(yíng)成本也相應(yīng)增加。
1公斤副產(chǎn)氫出廠價(jià)僅十幾元，到用戶手上價(jià)格已翻了數(shù)番達(dá)到70元左右，還有關(guān)于液氫的使用范圍和相關(guān)規(guī)定，氫瓶的年檢等，許多基礎(chǔ)條件尚不完備。
