產業(yè)化“試水” 氫燃料電池汽車駛向何方
今年以來，一些國家和主要汽車企業(yè)紛紛發(fā)布停售燃油汽車時間表，新能源汽車成為未來發(fā)展的主要趨勢。相對純電動汽車路線而言，效率更高、更節(jié)能環(huán)保的氫燃料電池汽車，被一些國家和企業(yè)認為是未來新能源汽車發(fā)
近日，在廣東省佛山市舉行的第一屆中國(佛山)國際氫能與燃料電池技術及產品推介會上，展出了10款氫燃料電池汽車和諸多行業(yè)最新的技術成果，吸引了眾多投資者的關注。氫燃料電池技術革新速度已超出市場預期，在純電動汽車技術取得突破之前，氫燃料電池汽車能否后來居上，實現(xiàn)“變道超車”？《經濟日報》記者對相關企業(yè)展開了調研采訪。
與純電動汽車形成有效互補
燃料電池技術與純電動是兩個技術方向，一定程度上起到互補作用。但是，氫燃料電池技術的創(chuàng)新正成為全球能源技術革命的重要方向
“你們是今天來參觀的第三批客人。”自從國內首個商業(yè)化運營加氫站——佛山瑞暉加氫站9月份在佛山南海丹灶鎮(zhèn)落成，加氫站站長李參成就成了大忙人，前來參觀的人絡繹不絕。這個加氫站投入運營，也意味著中國氫燃料電池汽車在產業(yè)化道路上又邁出了堅實的一步。
遠看這個加氫站和常見的加油站似乎并無太大差別，記者走近觀察發(fā)現(xiàn)，加氫站沒有任何異味，且干凈、整潔。整個加氫站由前向后分為加注區(qū)、儲氫區(qū)、加壓區(qū)3個區(qū)域，在加注區(qū)和儲氫區(qū)之間由高中低3根不同壓力的管道連接。氫燃料電池汽車通過加注區(qū)的加氫機加氫，視車型不同僅需3至10分鐘便可加滿。
相對于純電動汽車，大眾對于氫燃料電池汽車還知之甚少。國際能源署(IEA)發(fā)布的《氫能與燃料電池技術路線圖》顯示，氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能經過電化學反應直接轉換為電能的發(fā)電裝置，而氫燃料電池汽車本質上仍是電動汽車，氫氣儲存在車上的高壓罐內，通過燃料電池將氫能轉化成電能給汽車提供動力。
在佛山市，記者乘坐氫燃料電池公交車后發(fā)現(xiàn)，與燃油車相比，該車動力同樣充足，沒有明顯的噪音；與純電動汽車相比，該車多了一個和燃油車類似的排氣管，但是從中噴射出來的除了零污染的熱氣外，只有水，這種水的水質甚至可以達到飲用標準。此外，氫氣相較于電能更易儲存、更易運輸，且充填效率與傳統(tǒng)汽油車相近，單次充填燃料后的續(xù)航里程也明顯大于純電動車。
目前，氫燃料電池技術創(chuàng)新正成為全球能源技術革命的重要方向，在車用能源領域，氫能燃料電池被認為是實現(xiàn)車輛使用階段“零排放”、全生命周期“低排放”的重要技術方案，是未來汽車產業(yè)技術競爭的制高點。越來越多的車企加入到了氫燃料電池車的研發(fā)當中，包括豐田、本田、現(xiàn)代等，這些車企生產的氫燃料電池車已經量產，并投放到了世界多地市場。
“燃料電池與純電動汽車兩種技術路徑不存在誰好誰壞的比較，燃料電池技術與純電動兩個技術方向，會在相當長的一段時間并存，不管是用戶的使用體驗，還是配套基礎設施方面，都會形成互補的局面。”廣東泰羅斯動力汽車系統(tǒng)有限公司總經理張銳明認為。
國際氫能源委員會和麥肯錫發(fā)布的全球首份氫能源未來發(fā)展趨勢調查報告顯示，到2030年，全球需要提供1000萬輛至1500萬輛燃料電池乘用車以及50萬輛燃料電池卡車行駛所使用的氫氣。這無疑是個巨大的市場。
進入產業(yè)化“試水”階段
技術門檻高、前期投資大、研發(fā)成本高是發(fā)展氫燃料電池汽車的難點所在。所以，在政策支持、技術攻關等方面還有很大的空間要改善
自從“十五”以來，我國連續(xù)4個五年計劃啟動新能源汽車科技研發(fā)專項，統(tǒng)籌部署了純電動、混合動力、燃料電池汽車為主的動力系統(tǒng)和電池、電機、電控為核心技術的“三縱三橫”研發(fā)布局，其中，針對氫能及燃料電池持續(xù)開展了大量技術攻關和產業(yè)化示范應用研究。
在政策助力下，中國氫燃料電池汽車產業(yè)取得了明顯進展。在第一屆中國(佛山)國際氫能與燃料電池技術及產品推介會上，記者看到，數(shù)款氫燃料電池交通工具參展，包括小型乘用車、公交車、中小型商用車、有軌電車等；與此同時，上游廠商也帶來了不少新產品。
“這是國內展示車輛數(shù)量最多、車型最全的一次氫燃料電池車輛專業(yè)展覽。”全國氫能標委會秘書長王賡說。
記者統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在氫動力戶外展區(qū)，共展出了氫燃料電池汽車9輛、機車1輛，包括中車青島四方的機車1輛、廣東泰羅斯汽車動力系統(tǒng)有限公司的大巴車2輛、上汽大通的寬體輕客FCV80汽車1輛、日本豐田Mirai小轎車1輛、佛山(云浮)產業(yè)基地提供的小轎車、物流車、客車等共5輛。其中，上汽大通的FCV80汽車為首款搭載了氫燃料電池的商業(yè)寬體輕客，車內設有10余個座位，其儲氫罐可以裝下4.4公斤的高壓氫氣，實現(xiàn)430公里的續(xù)駛里程，一次加滿氫氣的時間在3至5分鐘。
在產業(yè)館，記者還了解到，沈陽斯林達安科新技術有限公司的高壓儲氫容器制造技術已經達到了國際先進水平，填補了國內空白。東方電氣已掌握包括核心發(fā)電部件膜電極、發(fā)電主體電堆、系統(tǒng)輔助部件及智能控制在內的燃料電池動力系統(tǒng)全套核心技術并擁有其獨立的自主知識產權。
布局一定數(shù)量的加氫站是氫燃料電池汽車推廣的前提條件。為加快加氫站建設，在與推介會同期舉行的第二屆氫能與燃料電池產業(yè)發(fā)展國際交流會上，中石化、中石油宣布加氫加油合建站建設正式啟動。其中，在佛山市南海區(qū)的合作項目將利用現(xiàn)有加油站增設加氫功能，可以有效、快速解決加氫站的規(guī)劃布局和建設問題。
“當前，不少國內廠商都已開始布局氫燃料電池汽車產業(yè)，但是相關產業(yè)鏈離成熟還有一定距離，只能說現(xiàn)在進入了產業(yè)化‘試水’階段。”愛德曼氫能源裝備有限公司CEO龔靖坦言。
既然氫燃料電池汽車具有諸多優(yōu)點，為什么多年來發(fā)展速度遠遠不如純電動汽車？“純電動汽車和氫燃料電池汽車的門檻完全不同，多數(shù)整車企業(yè)在氫燃料電池汽車方面沒有開展實質性研發(fā)和產業(yè)化準備。”在龔靖看來，技術門檻高、前期投資大、研發(fā)成本高是發(fā)展氫燃料電池汽車的難點所在。
有如動力電池是純電動汽車的“心臟”一樣，氫燃料電池是氫燃料電池汽車的核心設備，也是成本占比最高的部分。燃料電池的核心技術質子交換反應過程需要鉑族元素等催化劑實現(xiàn)。2007年，美國通用汽車公司曾投放了100臺Equinox燃料電池轎車，其中每臺車的鉑用量為80克左右，這使得整車價格相當昂貴。
“由于技術的限制，目前燃料電池需要使用大量的金屬鉑，不僅價格昂貴，而且資源稀缺，我們正在努力減少鉑的使用量，所以技術方面還有很大的空間要改善。”龔靖說。
氫燃料電池汽車推廣的另一大障礙就是高成本和耐久性問題。氫燃料電池汽車價格一直居高不下，燃料電池系統(tǒng)的高成本增加了整臺汽車的成本；同時，燃料電池動力系統(tǒng)作為車用的可靠性、耐久性都不如傳統(tǒng)的柴油、汽油發(fā)動機，未來的主攻方向是如何在減小成本的同時延長使用壽命。
不過，《氫能與燃料電池技術路線圖》指出，通過汽車動力方案成本之間的對比可以發(fā)現(xiàn)，與其他幾種汽車供能方式相比，燃料電池汽車的價格雖然目前很高，但未來有很大的下降空間，到2050年可以下降到現(xiàn)在價格的55%左右，與純電動汽車相差無幾。
廣東省佛山市副市長許國認為，加氫基礎設施不足是當前氫能產業(yè)發(fā)展面臨的最大阻礙，理順和明確政府行政審批是我國加氫站建設的當務之急。“具體行政操作層面，基本上是空白。加氫站的行業(yè)行政主管部門對規(guī)劃、立項、發(fā)放牌照的問題都很不明確。可以說，建設加氫站困難重重，只有地方大膽地先行先試。”許國說。
加大基礎設施扶持力度
推動加氫站科學合理布點和對加氫站建設運營的行業(yè)監(jiān)管，在基礎設施、建設模式和標準建設等方面加強政策扶持
產業(yè)發(fā)展，基礎先行。要讓氫燃料電池汽車順利走向市場，首先得在加氫站等基礎設施建設上做文章。許國表示，政府需要持續(xù)加大對加氫站建設的扶持和推動力度，研究制定加氫站發(fā)展的總體規(guī)劃布局，推動加氫站科學合理布點和對加氫站建設運營的行業(yè)監(jiān)管，鼓勵國有和社會資本參與加氫站的融資業(yè)務。
值得注意的是，加氫站建設模式將直接影響到加氫站基礎設施網絡布局。近年來，國外因地制宜探索出多種有效建站模式，比如，北美地區(qū)有太陽能現(xiàn)場制氫、加氫一體化的加氫站、移動式加氫站等。“加氫加油合建站可以解決土地、審核等問題，可以實現(xiàn)全國快速布局。”在上海氫楓能源技術有限公司總經理方沛軍看來，未來，合建站也是一個較好的發(fā)展思路。
事實上，加油、加氫、充電的合建模式非常適合在中國推廣。“現(xiàn)有加油站大多可增設加氫站，可在現(xiàn)有加油站基礎上直接增建加氫設備，把數(shù)量龐大完善的加油網絡快速升級為加氫網絡，混合動力汽車、純電動汽車、氫燃料電池汽車的需求都能得到滿足。”許國說。
加氫價格也將會是影響消費者選擇的主要因素。目前，我國氫氣的制備主要依靠化工廠的副產氫，但是存在提純和資源分布不均衡的問題。電解水制氫可以獲得高純度的氫氣，但是成本高、能耗大。對此，北京中電豐業(yè)技術開發(fā)有限公司董事長王德軍表示，現(xiàn)在我國棄水、棄風、棄光情況嚴重，如果政府加大政策支持力度，鼓勵企業(yè)使用可再生能源過剩電力制氫儲能，不僅可以大幅降低制氫成本，還有利于清潔能源消納。
在標準建設方面，國家標準化管理委員會副主任陳洪俊透露，將創(chuàng)建綠色發(fā)展研究中心，推動氫能國家示范基地建設，推廣可復制的標準、經驗和模式，創(chuàng)新標準實施模式，推行標準研制與研發(fā)同步。
對于氫燃料電池汽車的未來，科技部負責人表示，要深入開展基礎研究，攻克關鍵技術，完善系統(tǒng)功能；提高產品質量，推動氫燃料電池全產業(yè)鏈體系的市場協(xié)同；強化跨產業(yè)、跨領域的產業(yè)協(xié)同應用，實現(xiàn)燃料電池汽車重大共性技術突破和工程化落地。
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