短评丨我国氢燃料电池车产业发展丨潮起正是扬帆时
随着国民经济发展和人民生活水平的提升,我国的汽车消费需求在不断攀升,到2019年上半年,全国汽车保有量已达2.5亿辆。这不仅给我国的石油稳定供给造成巨大压力,也使得大气中的CO2 和含氮污染物排放量久高不下,不利于生态文明建设的深入推进。
在党中央“建立健全绿色低碳循环发展的经济体系”和“构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的要求指引下,近年来,能源利用效率高、排放强度低的新能源汽车日益受到政府和社会各界的重视,我国正逐步成为世界新能源汽车产业发展大国。
在各种新能源汽车解决方案中,氢燃料电池汽车由于能效高、无污染、噪声低、寿命长、启动迅速和比功率大等优点,被视为终极环保方案,在近年取得长足进步。
根据中国汽车工业协会数据,2018年我国燃料电池汽车产销量均已达到1527辆,其中包括1418辆燃料电池客车及109辆燃料电池货车,主要生产厂商有佛山飞驰、中通客车、北汽福田、河南宇通、中植汽车等。
在应用方面,一些城市在勇攀高峰。2018年12月,飞驰汽车制造有限公司设计制造的70辆氢燃料电池公交车在佛山市正式投入营运,线路覆盖了禅城、南海中心城区等,这使佛山成为广东省乃至全国成为首个大规模使用氢燃料电池公交车的示范城市。与此同时,河南宇通公司生产的20辆氢燃料电池公交车也在郑州市投入运营,这使郑州投入运营的氢燃料汽车总量达到22辆。
在配套设施建设方面,进展则相对缓慢。截至2018年12月,中国仅有25座建成的加氢站(含已拆除的3座),而同期全球已有 369 座加氢站,中国仅占总量的6.2%,远低于日本的27.7%水平。
在政策支持方面,力度长期不减
2009年出台的《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》规定试点城市的零排放纯电动和燃料电池汽车补贴6-60万元不等;
2011年颁布的《中华人民共和国车船税法》规定混合电动汽车、燃料电池汽车和插电式混合动力汽车免征车船税;
2014年出台的《关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知》决定对符合国家技术标准且日加氢能力不低于200公斤的新建燃料电池汽车加氢站每个站奖励400万元;
2015年国务院印发《中国制造2025》提出到2020年我国逐步实现关键材料和零部件国产化、燃料电池堆和整车性能提升和燃料电池汽车运行规模扩大,2025年完成商业化产品全产业链的建设,并实现区域小规模运行;
2018年发布的《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》规定燃料电池汽车补贴力度保持不变,燃料电池乘用车按燃料电池系统的额定功率进行补贴,燃料电池客车和专用车采用定额补贴方式;
2019年发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》提到地方应“支持充电(加氢)基础设施‘短板’建设”。
尽管政策支持体系越来越完善,我国的氢燃料电池汽车发展还是面临诸多问题。
一是电池成本居高不下。由于氢燃料电池的工作温度不到100℃,因而其要求催化剂必须具备良好的分子吸附和离解能力,以充分发挥催化性能。目前,能满足其要求的最佳催化剂当属铂(Pt)催化剂,这也是目前唯一商业化的氢燃料电池催化剂材料。但铂金属存在明显稀缺性,用其作催化剂,明显不经济。另外,目前氢燃料电池所用的离子膜大都为科慕(原杜邦公司)生产的Nafion膜,价格约在$120/kW左右,这也使得氢燃料电池的成本难以巨降。再者,诸如碳纸、空压机、氢气循环泵等必须材料和器件目前也还没有实现全面国产化,这在一定程度上也增加了成本。
二是电池性能有待提升。目前,由于技术水平等原因,我国的国产的燃料电池电堆系统其可靠性与耐久性与国际先进水平相比仍有较大差距,另外与系统配套的燃料供给、氧化剂供给、水热管理和电控等设备也存在很大性能提升空间,这导致我国国产的氢燃料电池汽车使用寿命比较有限,还达不到世界较优的8000~10000小时水平。
三是配套设施亟待完善。发展氢燃料电池车,首先必须考虑方便加氢问题。但目前,我国加氢配套设施的建设方面存在多多问题。一方面,还没有找到低价高效的制氢技术。制氢是氢燃料电池大规模商用的前提和基础,但目前常用的电解水制氢、水煤气法制氢、石油裂解制氢、天然气重整制氢等方法,基本都存在制氢成本高、污染排放多或制氢纯度低等缺点。另一方面,氢的储运存在困难。氢气主要以高压气态、低温液态和固态材料三种形式进行存储和运输,高压气态储氢有泄露爆炸隐患,低温液态储运对存储容器的绝热性要求高,固态材料储氢中有氢气容易逃离和可逆性差等缺点。再者,加氢站建设成本高。目前,加氢站的规划、立项、审批、运营监管的相关制度还不健全,加上相关安全性能要求高,导致中间成本很不可控,网络评估数据显示,不含土地费用,加氢站建设成本约1500万左右,远高于一般加油站500万左右的建设费用。
四是专利布局错失先机。根据国家知识产权局相关部门的统计,在我国的氢燃料电池专利申请人中,前10名有5位是美、日、韩知名的国际汽车厂商,且申请基本都是发明专利申请。而国内的主要申请人是中科院,但其专利申请量仅占本领域的发明专利申请量的八分之一。这表明,国内的汽车工业公司在燃料电池汽车领域的技术研发和积累明显不够,在专利布局上更是慢人一拍。
虽然氢燃料电池车发展面临不少问题,但由于其在能源节约、环境保护以及资源利用率提升方面的优势不可替代,未来发展前景仍然良好,应趁国家重视新能源汽车产业发展的东风,抓好技术提升和配套政策制定等工作,促进我国氢燃料电池汽车产业的发展。
一是加强标准化提升技术水平。我国的燃料电池汽车标准体系与日欧等先进国家相比还存在明显的差距,虽然我国也推出了多项与氢燃料电池汽车相关的标准,但还需要对其相关的基础设施、零部件以及系统等内容进行有效地完善。要参照国外先进的标准与技术法规,同时建设若干氢能燃料电池国家技术标准创新基地,完善氢能燃料电池全产业链的技术和检测标准,形成符合我们国情而又与国际接轨的标准体系,为氢燃料电池汽车的产业化发展奠定基础。
二是加速产业化降低成本规模。短期内,单靠技术创新难以很快降低氢燃料电池车的成本。这时,需要扩大产业规模,加快形成完整产业链,以产业化来摊薄平均成本。要发挥财政补贴等的杠杆作用,吸引更多社会资金投入相关产业,共同降低生产成本。特别是要抓好燃料电池汽车关键零部件的生产方面,加快实现零部件的产业化,从而降低整车成本。
三是加快多样化提升供氢能力。一方面,要实现氢源供应的多样化。目前,在多种氢能制取方式中,利用工业副产氢和弃掉的可再生能源发电制氢属于废物资源再利用,应当着重发展。应在山西、内蒙等煤炭和风电、光伏资源相对较多的地区,着重发展制氢产业,以解决煤炭滞销和弃风、弃光问题。另一方面,要实现加氢站建设主体的多样化,可通过加大加氢站的国家和地方补贴力度,鼓励国有和社会资本共同参与建设加氢站,同时支持加油(气)站与加氢站合建,从而快速实现加氢站商业化运营发展。
来源:阳光工匠学社;文 / 雨过雷声
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