全球燃料电池车蓄势待发，有可能超越电动汽车吗？
撰文 |Sueyl
编辑：郭郭
→这是《环球零碳》的第078篇原创
环球零碳
碳中和领域的《新青年》
摘要：燃料电池汽车的技术开发和应用将会对世界能源和交通的发展格局产生深远影响。目前，燃料电池汽车技术已取得重大突破，成本也不断下降，但要全面超越电动汽车，估计还需要很长时间以及相关技术的突破。
为应对气候变化和城市空气质量下降带来的威胁，许多国家正在收紧汽车排放法规，以减少道路交通的影响。
这些立法正迫使汽车制造商从传统的内燃机转向全电动和燃料电池动力系统。
目前，纯电池电动汽车(BEV)的市场普及程度及认可度越来越高，已占据运输领域的半壁市场。
一种无污染，通过储存的高压氢和环境中的空气生成电能供电的氢燃料电池车（FCEV），也在悄然走进人们的视野，而且这一两年的势头突飞猛进。
氢燃料电池车也被称作“终极环保车”。这次北京冬奥会投入的800多辆氢燃料电池汽车，为历届奥运会之最，也为实现“绿色冬奥”的承诺做出了重要贡献。
图说：FCEV的基本原理
来源：HYUNDAI TECH
01
燃料电池车市蓄势待发
FCEV并不是一个新概念，包括丰田、福特、本田、通用、现代、大众、戴姆勒和宝马在内的主要汽车制造商在过去30年中投入了大量资金来推进这项技术。
2007年丰田就制造出氢燃料电池示范样车，其成本极高，仅燃料电池堆，每辆车的成本都接近100万美元。然而，该车型于2015年初在北美上市时，整车售价仅为6万元美元。
丰田于2018年开始建设年产3万辆的氢燃料电池汽车生产基地，由作坊式生产向小批量制造迈进，新一代Maria车型于2020年推出，价格继续降低，与同类型内燃机汽车大致相当。
但这些努力的结果是：到2021年，只有丰田和现代两大厂商生产了FCEV汽车，生产量不足1万辆。
但从增长速度看，还是很令人乐观。
近日，全球知名技术和市场研究公司IDTechEx的一份数据显示，2021年燃料电池电动汽车的销量同比增长82%。丰田Mirai的全球销量从2020年的1770辆增长到2021年的5918辆，而现代的Nexo的需求从2020年的6781辆增长到2021年的9620辆。
图说：前3名FCEV 汽车制造商市场份额
来源：DTechEx "Fuel Cell Electric Vehicles 2022-2042"
中国的燃料电池汽车自2015年以来总体产量也呈增长态势，其中2019年达到3018辆。2020年由于疫情影响，以及政府采购和补贴力度减弱，尤其是下半年政府宣布对燃料电池汽车采取“以奖代补”政策，燃料电池汽车受市场冲击明显，产量仅为1199辆。2021年一季度，我国燃料电池汽车累计产量为104辆。
图说：2015－2021年中国燃料电池汽车产量（单位：辆）
来源：中汽协
截至2019，中国燃料电池汽车相关企业数量近250家，其中近三年来相关企业数量增速加快，并初步形成了长三角、华南及环京几大产业集聚区。另外，中部、西部、东北一些电动汽车产业相对落后，或工业副产氢以及光电水电资源较为丰富，以及气候极寒等地区，也是布局燃料电池汽车产业的重要区域。
图说：1995—2019年中国燃料电池汽车相关企业数量
来源：[4]
中国对燃料电池汽车的发展目标非常坚定，据相关规划，到 2025 年燃料电池汽车保有量将达10万辆左右，到2035年燃料电池汽车保有量将达100万辆左右。
02
增长的背后是补贴的吸引
IDTechEx在一份声明中说：“从表面上看，这似乎对燃料电池行业有利。但是，当仔细研究这种增长的驱动因素时就会发现，丰田、现代和支持推出燃料电池汽车的政府必须付出巨大的努力才能建立这种势头。”
据报道，在美国加利福尼亚州，第二代丰田Mirai的售价比其实际标价（5万美元，约51.6万元人民币）低65%。丰田提供2万美元的折扣以及美国联邦和州级税收优惠总计1.25万美元，Mirai于2021年在美国上市，最终价格低于1.8万美元（约11.6万元人民币）。
为了进一步促进交易，丰田还为运营的前三年提供1.5万美元的燃料信贷。一辆价值不到2万美元的汽车，免费提供10万公里的燃油，这无疑是一笔吸引人的交易。
IDTechEx表示，现代汽车的情况与此类似，并指出去年销售的Nexo车型中有88%来自其本国韩国。
2021年，韩国国家和州政府的激励措施意味着，每售出6万美元的Nexo，都会得到大约 3万美元的补贴。50%的折扣还是非常吸引人的。但这种支持的可持续性也受到质疑。
IDTechEx 表示，FCEV 的主要问题不是加氢基础设施或燃料电池技术薄弱，而是“氢本身的高排放和成本”。
“绿氢还没有大量生产，而且生产时相对昂贵。”分析师说，目前大约95%的氢气来自未减排的化石燃料（即灰氢）。
03
燃料电池的优势在哪里？
尽管纯电动汽车发展飞速，但其行驶里程受锂离子电池的能量密度限制，电池最大重量以及车辆内的电池可用空间也是需考虑因素。
利用燃料电池，氢气（作为燃料储存在加压罐中）和氧气（来自净化的进气）之间的化学反应产生电力，燃料电池系统可以提供比当前电池电动动力系统更高的能量密度。与电池电动汽车相比，这种改进的能量密度使车辆在加油之间的续航里程更大。
燃料电池技术为汽车制造商提供了扩大车辆续航里程的途径，同时仍能显著减少道路废气排放。
燃料电池系统的另一个显著优势是氢罐的加氢类似于为传统内燃机车辆加油，仅需几分钟，相较于电动车充电要快得多，后者可能需要几个小时。
FCEV的续航里程和加油优势对于零排放重型卡车和公共汽车运营的可行性尤其重要，因为在这些运营中，日常续航里程要求高、运营时间长并且需要运营灵活性。
由于商用车对于燃料电池系统来说布置空间相对灵活; 且商用车运输路线简单，比较固定，对于加氢站的布置需求比较小。所以商用车有希望最先应用燃料电池车。
根据日本、欧盟、韩国、美国和中国的氢燃料电池产业规划，到 2030 年，氢燃料电池汽车将超过700万辆，加氢站超过6000座。届时，全球燃料电池汽车市场将渐成气候。
燃料电池近几年快速发展，应用产业也不断扩大，燃料电池车可能将成为未来最具潜力的产业之一。
未来，燃料电池汽车的技术开发和应用将会对世界能源和交通的发展格局产生深远影响。目前，燃料电池汽车技术已取得重大突破，成本也不断下降。但要全面超越电动汽车，预计还需要很长时间以及技术的突破。
中国的氢能和燃料电池技术产业形成还需要长期努力，不断进行技术提升和创新，加快政策法规的完善，加大公众认知度的宣传等。国内政策指定者和汽车企业管理者需合力支持燃料电池汽车技术的研发和示范，促进氢能经济和氢能社会的实现。
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参考资料：
[1]黎冲森.燃料电池车市蓄势待发[J].汽车纵横,2021(03):25-34.
[2]邓昉源,邹安全.氢燃料电池汽车产业价值链分析[J].汽车文摘,2020(01):18-23.DOI:10.19822/j.cnki.1671-6329.20190443.
[3]《Fuel Cell Electric Vehicles 2022-2042》https://www.idtechex.com/en/research-report/fuel-cell-electric-vehicles-2022-2042/844
[4]樊春艳,朱成,蔡国钦,刘沙.中国氢燃料电池汽车产业链分析研究[J].科技与创新,2021(03):24-27.DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2021.03.007.
[5]https://www.rechargenews.com/energy-transition/hydrogen-car-sales-almost-doubled-last-year-after-drivers-were-offered-50-65-discounts/2-1-1168221
[6]https://nev.ofweek.com/2021-06/ART-71008-8420-30502734.html
[7]https://tech.hyundaimotorgroup.com/cn/fuel-cell/fcev/
END
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