氫燃料電池汽車駛向何方

——對未來新能源汽車發(fā)展方向的調(diào)查與思考

核心提示

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)展的一個方向。

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(shù)及產(chǎn)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(shù)成果，吸引了眾多投資者的關(guān)注。氫燃料電池技術(shù)革新速度已超出市場預(yù)期，在純電動汽車技術(shù)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(jīng)濟日報》記者對相關(guān)企業(yè)展開了調(diào)研采訪。

與純電動汽車形成有效互補

燃料電池技術(shù)與純電動是兩個技術(shù)方向，一定程度上起到互補作用。但是，氫燃料電池技術(shù)的創(chuàng)新正成為全球能源技術(shù)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(nèi)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(luò)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(chǎn)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(shù)路線圖》顯示，氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置，而氫燃料電池汽車本質(zhì)上仍是電動汽車，氫氣儲存在車上的高壓罐內(nèi)，通過燃料電池將氫能轉(zhuǎn)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(zhì)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(shù)創(chuàng)新正成為全球能源技術(shù)革命的重要方向，在車用能源領(lǐng)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(shù)方案，是未來汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)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(chǎn)的氫燃料電池車已經(jīng)量產(chǎn)，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(shù)路徑不存在誰好誰壞的比較，燃料電池技術(shù)與純電動兩個技術(shù)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(chǔ)設(shè)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(jīng)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(diào)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(chǎn)業(yè)化“試水”階段

技術(shù)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(shù)攻關(guān)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(shù)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(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用研究。

在政策助力下，中國氫燃料電池汽車產(chǎn)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(shù)及產(chǎn)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(chǎn)品。

“這是國內(nèi)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(chǎn)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(nèi)設(shè)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(chǎn)業(yè)館，記者還了解到，沈陽斯林達安科新技術(shù)有限公司的高壓儲氫容器制造技術(shù)已經(jīng)達到了國際先進水平，填補了國內(nèi)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(nèi)的燃料電池動力系統(tǒng)全套核心技術(shù)并擁有其獨立的自主知識產(chǎn)權(quán)。

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(shè)，在與推介會同期舉行的第二屆氫能與燃料電池產(chǎn)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(shè)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(shè)加氫功能，可以有效、快速解決加氫站的規(guī)劃布局和建設(shè)問題。

“當前，不少國內(nèi)廠商都已開始布局氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)，但是相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈離成熟還有一定距離，只能說現(xiàn)在進入了產(chǎn)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(zhì)性研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化準備。”在龔靖看來，技術(shù)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(shè)備，也是成本占比最高的部分。燃料電池的核心技術(shù)質(zhì)子交換反應(yīng)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(shù)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(shù)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(shù)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(chǔ)設(shè)施不足是當前氫能產(chǎn)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(shè)的當務(wù)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(shè)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(chǔ)設(shè)施扶持力度

推動加氫站科學(xué)合理布點和對加氫站建設(shè)運營的行業(yè)監(jiān)管，在基礎(chǔ)設(shè)施、建設(shè)模式和標準建設(shè)等方面加強政策扶持

產(chǎn)業(yè)發(fā)展，基礎(chǔ)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)上做文章。許國表示，政府需要持續(xù)加大對加氫站建設(shè)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(xué)合理布點和對加氫站建設(shè)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(wù)。

值得注意的是，加氫站建設(shè)模式將直接影響到加氫站基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)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(shù)有限公司總經(jīng)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(shè)加氫站，可在現(xiàn)有加油站基礎(chǔ)上直接增建加氫設(shè)備，把數(shù)量龐大完善的加油網(wǎng)絡(luò)快速升級為加氫網(wǎng)絡(luò)，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(chǎn)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(shù)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(shè)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(shè)，推廣可復(fù)制的標準、經(jīng)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(chǔ)研究，攻克關(guān)鍵技術(shù)，完善系統(tǒng)功能；提高產(chǎn)品質(zhì)量，推動氫燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈體系的市場協(xié)同；強化跨產(chǎn)業(yè)、跨領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)協(xié)同應(yīng)用，實現(xiàn)燃料電池汽車重大共性技術(shù)突破和工程化落地。