燃料電池業(yè)發(fā)展亟須破解兩大瓶頸

燃料電池產(chǎn)業(yè)熱度迅速上升。從目前情況看,國內(nèi)制氫技術相對成熟,且具備一定產(chǎn)業(yè)化基礎?；茉粗茪浜凸I(yè)副產(chǎn)氫已具相當規(guī)模,堿性電解水制氫技術成熟。但氫能儲運技術以及燃料電池等終端應用技術方面與國際先進水平仍存在較大差距。

專家認為,燃料電池未來在交通領域應用大有可為。氫燃料電池汽車具有動力性能高、加氫快、充電快、續(xù)航里程長、接近零排放等優(yōu)點,是新能源汽車市場的有力競爭者,促進燃料電池汽車商業(yè)化的關鍵是降低成本,包括電堆以及相關核心材料等。同時,加氫站數(shù)量少制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)熱度上升

兩會期間,多位代表委員提出了發(fā)展氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的建議。主要包括戰(zhàn)略地位提升、加大技術研發(fā)投入、完善補貼政策和基礎設施等。氫燃料電池產(chǎn)業(yè)市場關注度迅速升溫。

“此次燃料電池產(chǎn)業(yè)升溫和以前不一樣?！蹦持麣淠茉雌髽I(yè)高管告訴中國證券報記者,“國內(nèi)零部件公司參與度高。比如,空壓機,原來國內(nèi)找不到?，F(xiàn)在十余家做空壓機的公司找到我們,測試完樣品發(fā)現(xiàn)指標不比國外的產(chǎn)品差,且成本下降60%以上?！?/p>

對于氫燃料電池熱度上升的原因,業(yè)內(nèi)人士介紹,氫能是理想清潔高效的二次能源。氫燃料電池通過氫氣和氧氣電化學反應產(chǎn)生電能,具有能量密度高、零排放等特點,是極具潛力的能源替代方式。此外,燃料電池的特殊優(yōu)勢使其在汽車、無人機、IDC、通信設備等領域潛力巨大。根據(jù)富士經(jīng)濟的預測,未來十年燃料電池市場空間將達到3400億元以上。

多部委密集出臺了支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。2016年10月,工信部組織制定的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》明確提出,2020年實現(xiàn)5000輛級燃料電池汽車應用,2025年實現(xiàn)5萬輛級的應用。2016年12月,國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃(2016—2030)》,將可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術創(chuàng)新作為重點任務。

補貼方面對氫燃料電池汽車的政策有所傾斜。目前,2019年新能源汽車補貼政策暫未出臺。根據(jù)以往經(jīng)驗,純電動和插電式混合動力的補貼都逐步退坡,而氫燃料電池的補貼方案大體未調(diào)整。2018年,燃料電池乘用車、輕型客車和貨車、大中型客車和中重型貨車單車補貼上限分別為20萬元/輛、30萬元/輛、50萬元/輛。值得注意的是,2020年電動汽車的補貼退出后,氫燃料電池汽車的補貼至少還將維持3至5年。

業(yè)內(nèi)人士認為,現(xiàn)行補貼政策對國內(nèi)氫燃料電池的發(fā)展路徑有直接影響。與海外豐田、現(xiàn)代等燃料電池生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展路線不同,國內(nèi)氫燃料電池汽車企業(yè)主要分布在商用車領域。氫燃料電池商用車已實現(xiàn)量產(chǎn),而氫燃料電池乘用車仍處于示范運行階段。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù),2018年,燃料電池汽車銷量為1527輛。其中,客車1400余輛、貨車100余輛。

目前,國內(nèi)氫燃料電池汽車走的是“電電混動”的特色發(fā)展路線。該技術路線相當于將傳統(tǒng)插電混動汽車的內(nèi)燃機系統(tǒng)替換為氫燃料電池系統(tǒng),讓氫燃料電池與動力電池組成新的混動系統(tǒng)。

某車企燃料電池技術負責人給中國證券報記者算了一筆賬:“一臺商用車,如果里面放一臺(最大輸出功率)30千瓦的燃料電池,再配一臺動力電池,可以拿到中央加地方補貼100萬元,成本大大降低。同樣的搭配放到轎車上,補貼只能拿40萬元。目前國內(nèi)的燃料電池客車技術具有優(yōu)勢,但乘用車技術與國外水平存在一定差距。”

推進國產(chǎn)化進程

在燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中,電堆是關鍵因素之一。低成本、高性能、批量供應的電堆是燃料電池汽車成本下降并與傳統(tǒng)汽車競爭的關鍵。

豐田、通用等外國車企對電堆的定位,大多為100千瓦以上的高功率密度電堆。而國內(nèi)在電堆方面已初步形成研發(fā)體系和制造能力。國鴻氫能引進巴拉德技術后,能夠推出30-80千瓦的燃料電池電堆,目前在廣東省云浮市裝載了70輛燃料電池大巴車投入運行。

中國工程院院士衣寶廉認為,2018年氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展,燃料電池關鍵零部件實現(xiàn)了不同程度的國產(chǎn)化。如北京億華通推出的基于石墨板的第四代燃料電池發(fā)動機,采用自主研發(fā)的國產(chǎn)電堆,功率密度達到2.0kWL;武漢喜馬拉雅廣電攻克了燃料電池催化劑量產(chǎn)技術,產(chǎn)能達到200g/天的規(guī)模。在質(zhì)子交換膜、氣體擴散層、催化劑、雙極板、密封膠等環(huán)節(jié),東岳集團、武漢理工、江蘇行動、新源動力、上海神力和氫璞創(chuàng)能等公司的原材料國產(chǎn)化進程在不同程度地推進。

中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示,與鋰離子電池和純電動汽車相比,氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈長、前景好?！颁囯x子電池的產(chǎn)業(yè)鏈太短,而氫產(chǎn)業(yè)鏈將從制氫、儲氫、運氫到加氫,再加上燃料電池產(chǎn)業(yè),構(gòu)成了很長的產(chǎn)業(yè)鏈,也是新能源的黃金產(chǎn)業(yè)鏈?！?/p>

不過,這從另一個角度顯示出氫燃料電池汽車的技術壁壘,這條全新的產(chǎn)業(yè)鏈所需要的材料,有很多國內(nèi)生產(chǎn)廠商目前仍不具備生產(chǎn)能力。

上述車企燃料電池技術負責人向中國證券報記者指出,目前氫燃料電池的國產(chǎn)化突破,工程工藝方面較多?！斑@兩年從海外回來一批人員,帶回技術成立了公司。這些技術多是部件級別,因此,現(xiàn)在國內(nèi)做部件的多了起來。而電堆中的核心材料,包括催化劑、質(zhì)子膜、碳纖維、高壓氫的管道等仍然需要依靠進口。國產(chǎn)材料方面,目前大多停留在研究機構(gòu)。產(chǎn)業(yè)鏈的根本突破,長期來看就是拼材料?！?/p>

油氫混合站是方向

當下制約燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要有兩大瓶頸:燃料電池組成本過高和加氫站數(shù)量少。

加氫站建設是目前迫切需要解決的問題。從世界范圍看,截至2017年底,全球運行的加氫站328座,亞洲119座,歐洲139座,北美68座。其中,日本91座,德國45座,美國40座。到2018年底,國內(nèi)共建成加氫站12座并投入運營,在建的加氫站33座。這一數(shù)字距離2020年目標建成100座仍相差較大。

上海氫能利用工程技術研究中心副主任吳浩洪認為,加氫站建設在規(guī)劃、核準等政策方面缺乏頂層設計。由于行業(yè)歸類不明確,導致政府職能部門操作無依據(jù),產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)盲目跟風和無序發(fā)展等問題。

建設成本高企也是企業(yè)不愿投入加氫站的重要原因。據(jù)中國證券報記者了解,目前一座可供10輛燃料電池公交車使用的加氫站,建設費用大約為800萬元。

宇通客車公交新能源產(chǎn)品部一位燃料電池開發(fā)工程師告訴中國證券報記者,由于燃料電池車輛較少,加氫需求不多,投資回報周期較長,企業(yè)不愿意在加氫站方面做過多投放。而資質(zhì)審批主管單位不明確、審批手續(xù)較為繁瑣也限制了加氫站建設。目前的土地資源對加氫加油、加氫加氣合建站有國家標準,但在國內(nèi)還沒有實施案例。采取合建站的形式可以有效解決土地資源的問題。

清華工業(yè)開發(fā)研究院副院長朱德權(quán)認為,油氫混合站是未來的發(fā)展方向?！爸袊耐恋剡@么貴,一個加氫站建下來怎么受得了,所以油氣混合站是未來。目前工研院在推動此事,中石化在北京正在規(guī)劃建設一個油氣混合示范站?！?/p>

目前,中石化等能源企業(yè)正在介入這一領域。《中國氫能與燃料電池年度報告2018》顯示,在國內(nèi)已經(jīng)建成和正在建設的加氫站中,加氫站的投建單位除了主營業(yè)務為加氫設備技術研發(fā)相關的企業(yè)外,還有8座加氫站的投建單位為傳統(tǒng)能源化工企業(yè)。中石化集團在加氫站建設方面正在做總體部署和安排,將利用油站網(wǎng)絡、安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗以及石化資源和制氫技術進行氫能供應。2018年10月,中石化與億華通簽訂了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》,雙方將在氫氣供應、車輛加氫、加氫站運營等方面展開全面深入合作。

燃料電池組的成本方面,產(chǎn)量低直接導致了燃料電池組的單價居高不下。目前,國內(nèi)車用燃料電池成本高達5000元/kW以上,整車成本遠高于動力電池汽車和燃油車。多位業(yè)內(nèi)人士表示,隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大,未來燃料電池汽車成本有望和燃油車的成本相當,甚至比動力電池汽車更低。

國家發(fā)改委能源研究所助理研究員劉堅表示,電堆是燃料電池成本的主要組成部分。電堆中除鉑催化劑外,其他材料包括石墨、聚合物膜、鋼等,幾乎不存在類似于鋰、鈷、鎳等稀缺材料對鋰電池成本的剛性限制。此外,單位功率鉑用量可大幅下降,且鉑可以回收利用,將有效降低電堆成本。