燃料電池汽車離產(chǎn)業(yè)化還有多遠(yuǎn)

中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)最新數(shù)據(jù)顯示,今年前4個(gè)月,我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成23.2萬輛和22.5萬輛,比上年同期分別增長142.4%和149.2%,不僅遠(yuǎn)超車市整體增幅,也遠(yuǎn)超人們預(yù)期。

在這種形勢下,汽車行業(yè)開始普遍觸“電”,純電動(dòng)汽車市場已經(jīng)擠得“無處下腳”。不少企業(yè)另辟蹊徑,開始投身氫燃料汽車的研發(fā),不少地方也紛紛將燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)列為發(fā)展重點(diǎn)。

那么,燃料電池汽車離真正產(chǎn)業(yè)化究竟還有多遠(yuǎn)呢?

成熟度比電動(dòng)車至少差10年

在前不久舉行的北京國際車展上,福田歐輝8.5米氫燃料電池客車吸引了不少觀眾眼球。據(jù)介紹,該車加注氫氣10分鐘,續(xù)航里程可達(dá)500公里,目前已獲得百輛訂單,這也是燃料電池汽車全球最大商業(yè)化訂單。

“在世界各國政府、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)共同推動(dòng)下,燃料電池技術(shù)近年有較大進(jìn)展?！敝袊嚬I(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長董揚(yáng)表示,從加拿大巴拉德公司1991年申請(qǐng)專利開始,燃料電池汽車的研究已有近30年歷史。2015年1月,豐田汽車公司的“未來”(Mirai)品牌燃料電池汽車正式投產(chǎn)銷售,標(biāo)志著燃料電池汽車的技術(shù)路線基本確定,開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

雖然我國燃料電池產(chǎn)業(yè)起步比日本晚,但近年來也取得了長足進(jìn)步。經(jīng)過20多年的研發(fā)和示范運(yùn)行,目前我國已經(jīng)初步掌握燃料電池電堆及其關(guān)鍵材料、動(dòng)力系統(tǒng)、整車集成和氫能基礎(chǔ)設(shè)施的核心技術(shù),基本建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái),培育了一批從事燃料電池及關(guān)鍵零部件研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè),初步形成了以大學(xué)研究院所為主,骨干企業(yè)參與,涵蓋制氫、儲(chǔ)氫、輸氫、氫安全及燃料電池技術(shù)的研發(fā)體系,實(shí)現(xiàn)了百輛級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)與整車的生產(chǎn)能力。截至2017年底,我國燃料電池汽車商業(yè)化訂單已突破千輛,用于示范運(yùn)營的氫燃料電池汽車有200余輛,全國范圍內(nèi)建成加氫站8座。

不過,這組運(yùn)營數(shù)字遠(yuǎn)不如純電動(dòng)汽車。“雖然燃料電池有電堆效率比內(nèi)燃機(jī)高、完全沒有排放污染等巨大優(yōu)點(diǎn),但是由于氫的儲(chǔ)存方法未能確定,電堆體積過大,效率太低,質(zhì)子交換膜使用貴金屬多等具體技術(shù)問題未能攻克,燃料電池汽車真正產(chǎn)業(yè)化還面臨較多困難。”董揚(yáng)認(rèn)為,當(dāng)前我國燃料電池汽車與2009年的純電動(dòng)汽車狀況相似,還屬于“十城千輛”的規(guī)?；邪l(fā)推廣階段。就產(chǎn)業(yè)成熟度而言,燃料電池汽車與動(dòng)力蓄電池電動(dòng)汽車相比,還有10年甚至更長的差距。

產(chǎn)業(yè)突破必須邁過“三道坎”

乘用車最能體現(xiàn)一國汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平。數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)前全球燃料電池乘用車市場主要為日本豐田、本田和韓國現(xiàn)代汽車所占據(jù)。其中,豐田的Mirai以2039輛的注冊量占據(jù)了全球燃料電池汽車銷量的88%。相較之下,我國正式推出的燃料電池乘用車落地產(chǎn)品僅有上汽榮威950一款,且并未正式面向私人消費(fèi)市場。

為何我國氫燃料電池汽車難以推廣呢?“首先,燃料電池使用壽命太短。”新研氫能源科技有限公司CTO、IEC國際標(biāo)準(zhǔn)召集人齊志剛舉例說,上汽榮威950燃料電池汽車運(yùn)行時(shí)間在3000小時(shí)左右,離實(shí)際應(yīng)用所需的5000小時(shí)還有較大差距。

“更重要的是,由于對(duì)環(huán)境、溫度、濕度無法控制,在實(shí)際運(yùn)營中,氫燃料電池的壽命會(huì)大打折扣?！鼻迦A大學(xué)汽車工程系教授陳全世表示,即使壽命達(dá)到5000小時(shí),以一天運(yùn)營15小時(shí)計(jì)算,一輛公交車僅能運(yùn)營不到一年的時(shí)間,根本無法支撐產(chǎn)品的商業(yè)化運(yùn)營。

其次,氫的供應(yīng)鏈尚未形成。據(jù)專家介紹,關(guān)于氫的制取,當(dāng)前有工業(yè)副產(chǎn)氫和利用光伏、風(fēng)能等碎片化能源制氫等不同技術(shù)路線;關(guān)于氫的輸送,也有高壓、液化和利用天然氣管道等不同路線,都需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面的比較和商業(yè)模式的探索。

中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉表示,目前我國氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸企業(yè)少,氫氣的供給體系并不穩(wěn)定。

再次,生產(chǎn)和使用成本高也制約了推廣?！澳壳?全球技術(shù)領(lǐng)先的豐田也是在‘貼錢’推廣,其真正的價(jià)格要遠(yuǎn)高于純電動(dòng)汽車,更不用說燃油車。”陳全世表示,“豐田去年銷售的幾千輛燃料電池汽車中,80%用于租賃業(yè)務(wù),其性價(jià)比也遠(yuǎn)未達(dá)到市場推廣要求”。

記者走訪發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)一輛燃料電池汽車售價(jià)大都在百萬元以上。“之所以價(jià)格居高不下,主要原因是規(guī)模太小?！鄙虾ｋ娖骺茖W(xué)研究院北京分院院長盧琛鈺表示。

同時(shí),燃料電池汽車使用成本也偏高。“為了保證氫氣運(yùn)輸安全,我國規(guī)定壓力容器必須很牢固,同時(shí)要求運(yùn)輸氫氣的壓力不能太大。”北京低碳清潔能源研究所氫能研發(fā)部經(jīng)理何廣利表示,壓力低儲(chǔ)存量就少,“綜合來算,氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本每立方米約為9元,遠(yuǎn)超過制氫成本”。

此外,加氫站建設(shè)投資也較大。衣寶廉告訴記者,不算土地,一座日加能力在200公斤的加氫站的建設(shè)成本至少在1500萬元以上,遠(yuǎn)高于加油站和充電站,這對(duì)不少企業(yè)形成了較高門檻。

誰能勝出在于市場選擇

在我國新能源汽車推廣和應(yīng)用上,始終存在著插電式、純電和燃料電池三條技術(shù)路線之爭。其中,由于氫的能量密度是油的兩至三倍,再加上它在加氫環(huán)節(jié)的客戶體驗(yàn)和傳統(tǒng)能源車是一樣的,加一次氫僅用2分鐘至3分鐘,續(xù)駛里程可達(dá)500公里至700公里,很長時(shí)間以來,燃料電池汽車都被認(rèn)為是國家新能源汽車技術(shù)路線終極解決方案。

然而,與純電動(dòng)汽車相比,燃料電池汽車不僅在我國,在全世界的推廣應(yīng)用都不太理想。“本世紀(jì)初,在動(dòng)力蓄電池能量密度達(dá)不到汽車使用需求的前提下,專家多認(rèn)為燃料電池汽車是電動(dòng)汽車的終極階段,這可以理解。但是近年來,動(dòng)力蓄電池技術(shù)已有重大進(jìn)步,對(duì)此結(jié)論應(yīng)重新評(píng)估?！痹诙瓝P(yáng)看來,就當(dāng)前技術(shù)狀況,動(dòng)力蓄電池電動(dòng)汽車更適用于城市、短途、乘用車,而燃料電池汽車更適用于長途、重載、商用車。“二者是互為補(bǔ)充的關(guān)系,并不是互相替代的關(guān)系,至于將來孰優(yōu)孰劣,由于技術(shù)還在發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施正在建設(shè),商業(yè)模式也在持續(xù)不斷創(chuàng)新,仍存在巨大變數(shù)。”董揚(yáng)說。

氫能燃料電池技術(shù)需要加快發(fā)展,這符合我國能源革命的需要?！暗珰浜碗姸际悄茉摧d體,并無‘終極’之說?！敝袊茖W(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高也不同意“氫是終極能源”和“氫能燃料電池車是終極環(huán)保車”的說法。他認(rèn)為,小型轎車對(duì)能量要求較低,鋰電池可能發(fā)揮更大作用,“所以就新能源汽車而言,燃料電池與純電將來會(huì)是共生共存”。

“純電動(dòng)、氫燃料和混合動(dòng)力,都有各自的優(yōu)勢,中國市場這么大,三條技術(shù)路線在今天和明天都是需要的?！痹?月12日舉行的第十屆汽車藍(lán)皮書論壇上,上海交通大學(xué)智能網(wǎng)聯(lián)電動(dòng)汽車創(chuàng)新中心主任殷承良說,至于未來究竟誰能勝出,“取決于技術(shù)進(jìn)步和市場選擇”。

按照我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,到2030年,我國燃料電池汽車運(yùn)營要達(dá)到100萬輛。屆時(shí),中國有望成為全球最大的燃料電池汽車市場。如何加快燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化步伐?“這需要汽車整車及能源大企業(yè)等產(chǎn)業(yè)主力軍介入,產(chǎn)業(yè)主管部門牽頭,選擇條件較好的省域地區(qū)開展部省合作?！倍瓝P(yáng)認(rèn)為,只有迅速形成萬輛等級(jí)的生產(chǎn),才能打通產(chǎn)業(yè)鏈。