中國儲能網(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)對氣候變化，徹底實現(xiàn)交通終端用能清潔化，保障能源轉(zhuǎn)型的合理過渡。
預(yù)計到2050年，氫能在中國的能源體系中占比將達(dá)10%左右。作為工業(yè)制造大國和人口大國的中國，在氫能的儲量、制取上均有巨大優(yōu)勢，且應(yīng)用領(lǐng)域豐富，很多工業(yè)場景和家庭場景均可用到。
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，各方對其關(guān)注熱度也不斷升高。
它以補位者的角色，與純電動汽車、插電式混動汽車一起在各個細(xì)分領(lǐng)域嘗試完成對傳統(tǒng)燃油車的替代，并推動汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
氫燃料電池汽車目前在國內(nèi)的發(fā)展情況如何？有哪些優(yōu)勢和進(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？國家將如何布局及推動這一產(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“與純電動優(yōu)勢互補者”，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
作為國家欽定的新能源汽車“三縱”技術(shù)路線之一，相比純電動與插電式混動汽車，氫燃料電池汽車的步子顯然看起來略慢一些。
在另外兩種車型國內(nèi)銷量占比突破1%時，氫燃料電池汽車似乎終于走到了示范運行的門口，成為近兩年來更受資本熱捧和行業(yè)關(guān)注的新焦點。
經(jīng)過數(shù)年發(fā)展，新能源汽車特別是純電動汽車在應(yīng)用上的一些缺點正越來越突出，特別是充電時間、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)致了純電動技術(shù)在大型物流車、運輸工程車等一系列應(yīng)用場景中受限。而更令行業(yè)焦慮的是，短期內(nèi)實現(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給時間短，與燃油車加油大致相當(dāng)，運行效率較高。
·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汽車一樣可做到使用過程中零排放，更重要的是到報廢時也不存在污染問題。
·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，不存在純電動汽車在過低溫度下難以啟動或續(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大于純電動車型。因為燃料電池動力系統(tǒng)包括儲氫瓶、燃料電池發(fā)動機和輔助電池等。這對燃料電池在轎車領(lǐng)域的應(yīng)用是一個挑戰(zhàn)。
據(jù)測算，擁有長續(xù)航優(yōu)勢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。
清華大學(xué)教授、中國科學(xué)院院士歐陽明高指出，燃料電池應(yīng)當(dāng)干純電動不適合的領(lǐng)域，比如商用車、長途卡車等，特別是在北方冬季運行的大客車、物流車等。所以氫燃料電池更適合取代柴油機。
這些恰恰都成了氫燃料電池汽車的發(fā)展機會。避開與經(jīng)營多年的純電動、插電式混動路線的直接競爭，氫燃料電池汽車采取錯位競爭策略，以補位者的角色與其他新能源車型一起在各個細(xì)分領(lǐng)域完成對傳統(tǒng)燃油車的替代。
在當(dāng)前國內(nèi)儲能電池電動汽車尚未完全站住腳、燃料電池汽車方興未艾的情況下，一些車企和社會輿論面對兩種技術(shù)路徑非常糾結(jié)、不知所措。
中國電動汽車百人會理事長陳清泰認(rèn)為，正確認(rèn)識兩條技術(shù)路線的關(guān)系至關(guān)重要。
從中長期來說，這兩條技術(shù)路線各有優(yōu)勢，是互補的關(guān)系。在不同的場景各有優(yōu)劣，不是簡單的替代關(guān)系。
從已知的全球主要國家和主要汽車公司的戰(zhàn)略布局來看，2030年之前乘用車電動化的發(fā)展主體仍然是儲能電池汽車，到2030年大公司的電動汽車平臺產(chǎn)能將會達(dá)到百萬輛，甚至數(shù)百萬輛級，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，實現(xiàn)梯級發(fā)展，防止顧此失彼。
氫燃料電池汽車的中國機會
從能源角度看，中國擁有制氫及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的優(yōu)勢。
資料顯示，國內(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。在高壓儲氫上，中國制成了全球容積最大的儲氫罐。
在氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)方面，同濟大學(xué)燃料電池汽車技術(shù)研究所所長章桐表示，目前國內(nèi)已經(jīng)建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池汽車動力總成技術(shù)平臺，形成了燃料電池發(fā)動機、動力電池、儲氫與供氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件配套研發(fā)體系，同時也具備了百輛級燃料電池整車生產(chǎn)能力，并實現(xiàn)了大規(guī)模示范運營。
純電動與混動汽車的發(fā)展為燃料電池汽車解決了蓄電池、電機、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，公用平臺化優(yōu)勢突顯，并不對立，不存在誰要代替誰的問題。從產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略角度上，可以保障中國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、以純電驅(qū)動為主的可持續(xù)發(fā)展、避免走回頭路的風(fēng)險。
章桐認(rèn)為，無論從國家政策、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發(fā)展。特別是政策紅利，國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，呈梯級發(fā)展態(tài)勢，儲能電池電動汽車的產(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，包括儲存、運輸，到最后分配、使用等一系列環(huán)節(jié)，整個產(chǎn)業(yè)鏈需要氫能源在各個領(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PPM的代價非常高，耗能過多。且氫的安全運輸、分布、儲存都有技術(shù)問題。
二、從車輛產(chǎn)業(yè)角度看，國內(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相比雖然在一些應(yīng)用場景中成本很高，但最大的問題是壽命。
楊裕生也指出，燃料電池的壽命在實驗室可以做到一萬甚至兩萬小時，真正上路卻實現(xiàn)不了。
因為價格高、制作復(fù)雜，造成燃料電池耗能遠(yuǎn)比內(nèi)燃機高。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)過長期的研究才能解決。
關(guān)于成本，據(jù)新源動力股份有限公司工程應(yīng)用事業(yè)部運營總監(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%，但是目前這個下降的水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
根據(jù)測算，到十萬輛級別時成本可能做到每千瓦600-700元，但是這個目標(biāo)離美國DOE水平(在系統(tǒng)層面做到每千瓦200-300元)，還有很長的路要走。
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，我們不缺實驗室技術(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驗室相對理想的環(huán)境下實現(xiàn)，其可靠性以及可操作性在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中未必能夠完全實現(xiàn)。中國與國際最先進(jìn)水平的差距，在20-30年之間。
而另一個令行業(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)行國產(chǎn)化工作。
三、在頂層設(shè)計上，雖然目前國內(nèi)從中央到部分地方省市陸續(xù)頒布了針對氫能源產(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)計角度加以引導(dǎo)甚至實現(xiàn)突破。
相比氫能源的整個產(chǎn)業(yè)鏈，氫燃料電池汽車只是能源利用的一個出口、終端。
目前，與燃料電池汽車整個產(chǎn)業(yè)相配套的法律法規(guī)，從上游制氫、儲氫、運氫、加氫，包括加氫站的建設(shè)審批流程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、驗收等，國內(nèi)雖有卻還不夠完善。
例如：一直以來國內(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，并在運作中遵守更嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，硬件和運營成本也相應(yīng)增加。
1公斤副產(chǎn)氫出廠價僅十幾元，到用戶手上價格已翻了數(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。
