著眼未來能源產(chǎn)業(yè)變革 燃料電池迎來起飛“風(fēng)口”

燃料電池汽車作為新能源汽車遠(yuǎn)途運(yùn)輸?shù)淖罴呀鉀Q方案,正在逐步成為汽車產(chǎn)業(yè)革命的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。在7月1-3日舉行的2019世界新能源汽車大會上,燃料電池汽車技術(shù)路線再獲多方關(guān)注與肯定。政產(chǎn)學(xué)研各界人士從氫能供給、燃料電池技術(shù)到燃料電池汽車應(yīng)用等全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展趨勢,深入探討了氫能與可再生能源融合技術(shù),以及未來實(shí)現(xiàn)氫能與燃料電池汽車全產(chǎn)業(yè)鏈綠色、低碳、零排放的途徑。

頂層設(shè)計(jì)

從我國燃料電池產(chǎn)業(yè)政策來看,2006年到2014年屬于推廣階段,國家只是將氫能及燃料電池寫入發(fā)展規(guī)劃之中,未出臺補(bǔ)貼以及制定計(jì)劃。在2014年發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(2014-2020年)》中,正式將“氫能與燃料電池”作為能源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略方向。2016年制定的《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施路線圖》中,產(chǎn)業(yè)規(guī)劃目標(biāo)更詳細(xì)。

近年來,氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步加速,我國目前已形成了京津冀、長三角、珠三角、華中、西北、西南、東北等七大產(chǎn)業(yè)集群,我國也是目前商用車推廣數(shù)量最多的國家,從2016-2018年累計(jì)燃料電池汽車銷量達(dá)到3428輛,在北京、張家口、上海、張家港、濰坊、武漢等地都開啟了燃料電池商業(yè)化示范運(yùn)行。在各示范運(yùn)營區(qū)域,構(gòu)建了集制氫、儲氫、運(yùn)輸、加注和商業(yè)運(yùn)營一體化的氫能體系。

2016年以來,以公交車、物流車為代表的商用車已陸續(xù)投放市場,我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展即將邁入商業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展的階段。進(jìn)行相應(yīng)的頂層設(shè)計(jì),對產(chǎn)業(yè)發(fā)展將具有戰(zhàn)略指導(dǎo)意義。在2019世界新能源汽車大會上,政府層面對燃料電池產(chǎn)業(yè)給予了很大關(guān)注。

國務(wù)委員王勇指出,當(dāng)前中國汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時(shí)期。要大力推進(jìn)電池革命,加快突破下一代鋰電池、新體系電池和燃料電池等核心技術(shù),大幅提高安全性、可靠性、穩(wěn)定性。強(qiáng)化科學(xué)規(guī)劃引導(dǎo),進(jìn)一步提升充電、加氫等設(shè)施發(fā)展水平。

全國政協(xié)副主席、中國科協(xié)主席萬鋼則建議積極推進(jìn)燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化。他認(rèn)為,相對于遠(yuǎn)程公交、城際物流、長途運(yùn)輸?shù)冉煌ǚ绞?燃料電池汽車具有清潔零排放、續(xù)駛里程長、加注時(shí)間短的特點(diǎn),是適應(yīng)市場需求的最佳選擇。雖然我國氫能源豐富,但受基礎(chǔ)設(shè)施的制約,燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化速度受到一定限制。因此,下一步要繼續(xù)加強(qiáng)對氫能優(yōu)勢區(qū)域進(jìn)行氫能的全體系建設(shè)。

按照《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2016)》的規(guī)劃,我國到2020年率先實(shí)現(xiàn)氫能汽車及加氫站的規(guī)?；茝V應(yīng)用,達(dá)到保有1萬輛燃料電池運(yùn)輸車輛;到2030年,燃料電池車輛保有量達(dá)到200萬輛。關(guān)于未來的新能源汽車發(fā)展路徑,工信部副部長辛國斌在大會介紹《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》編制的總體思路中提到,要兼容多種技術(shù)路線發(fā)展。

科學(xué)技術(shù)部副部長王曦明確表示,科技部將在“十三五”規(guī)劃的基礎(chǔ)上聚焦商用車、氫燃料電池、儲氫、加氫、制氫技術(shù)的研發(fā)。

產(chǎn)業(yè)鏈準(zhǔn)備

上汽集團(tuán)作為中國最大的新能源汽車企業(yè),發(fā)展新能源汽車全面布局、持續(xù)發(fā)力,著力核心技術(shù)的突破,特別是在燃料電池汽車發(fā)展方面走在國內(nèi)的前列。上汽集團(tuán)總裁陳志鑫強(qiáng)調(diào),要全面加快燃料電池產(chǎn)業(yè)化落地,計(jì)劃未來的高端轎車、輕型汽車、重型公交和商用卡車和商用車型推出更多的燃料電池新品。

北汽集團(tuán)董事長徐和誼表示,北汽將推動技術(shù)多元化,氫燃料電池技術(shù)迎來風(fēng)口,商業(yè)化示范應(yīng)用已經(jīng)蓄勢待發(fā)。北汽福田已經(jīng)獲得了國內(nèi)首張氫燃料電池客車牌照,在交付車輛數(shù)量、示范運(yùn)行里程等方面也處于行業(yè)領(lǐng)先地位。特別是由北汽牽頭建設(shè)的國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心——實(shí)現(xiàn)多元化燃油車替代技術(shù)的創(chuàng)新突破,正是國創(chuàng)中心打造世界級新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新高地的核心領(lǐng)域之一。

在長安汽車總裁朱華榮看來,由于多技術(shù)路線的匹配存在諸多技術(shù)難題,對于企業(yè)來說,不僅要針對不同技術(shù)路線規(guī)劃具體產(chǎn)能,還要在發(fā)展傳統(tǒng)燃油車的同時(shí),儲備純電動、混動、氫燃料等多種技術(shù),難免應(yīng)接不暇,成本和投入產(chǎn)出面臨挑戰(zhàn)。

隨著政策的進(jìn)一步支持與技術(shù)的加快突破,國內(nèi)燃料電池關(guān)鍵零部件也實(shí)現(xiàn)了不同程度的國產(chǎn)化。據(jù)億華通董事長張國強(qiáng)介紹,目前億華通已經(jīng)形成了從控制器、DCDC、氫系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機(jī)到開發(fā)測試臺的縱向一體化產(chǎn)品研發(fā)體系。今年年底燃料電池發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線將達(dá)到1萬臺,新引進(jìn)的電堆質(zhì)子膜生產(chǎn)線項(xiàng)目年底也有望投產(chǎn)。在剛剛發(fā)布的工信部第320批新車公告中,燃料電池車型有89款,搭載億華通發(fā)動機(jī)的有23款。

巨頭布局

伴隨著歐美日韓等地區(qū)的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃陸續(xù)出臺,全球范圍氫能社會的構(gòu)建日漸明晰。

現(xiàn)代汽車集團(tuán)(中國)副總裁李赫埈在大會上表示,氫能是人類社會最理想的新能源,現(xiàn)代汽車多年來一直在研發(fā)氫燃料電池車技術(shù)并投入巨資,成為全球第一家實(shí)現(xiàn)氫燃料池商用化的車企,并成功開發(fā)了100多種核心零部件,2018年,新一代氫燃料電池車NEXO的上市,更是向世人詮釋了未來環(huán)保汽車的發(fā)展方向。到2030年,現(xiàn)代汽車燃料電池車的年產(chǎn)銷目標(biāo)要達(dá)到50萬輛。

豐田汽車中國投資有限公司技術(shù)總監(jiān)湯田修事認(rèn)為,氫能源可以利用多種能源生產(chǎn),并且能夠通過使用氫氣來實(shí)現(xiàn)能源的靈活性。1992年,豐田開始燃料電池汽車的研發(fā),同時(shí)還開發(fā)了燃料電池系統(tǒng)。經(jīng)過了20年發(fā)展,豐田正在努力降低乘用車成本,然后關(guān)注商用車輛的研發(fā)制造,這種戰(zhàn)略會產(chǎn)生一定的協(xié)同效應(yīng),對氫能源的部署,特別是基礎(chǔ)設(shè)施的增加有一定幫助。

大眾汽車集團(tuán)CEO迪斯的觀點(diǎn)保持謹(jǐn)慎樂觀:“從中長期來看,燃料電池或合成燃料將變得更加重要,它們尤其適合搭載于長續(xù)航里程的電動汽車?！彼J(rèn)為,目前無論燃料電池還是合成燃料,都無法以合理的價(jià)格或工業(yè)規(guī)模獲得。此外,還須為燃料電池汽車額外建立全新的基礎(chǔ)設(shè)施。只有氫氣成為過剩的可再生能源,這項(xiàng)技術(shù)才將成為真正的替代品。

寶馬集團(tuán)研發(fā)董事傅樂希表示,寶馬集團(tuán)的戰(zhàn)略目標(biāo)一直期望在可持續(xù)出行方面取得技術(shù)和創(chuàng)新的領(lǐng)導(dǎo)地位,氫燃料電池就是六個(gè)核心領(lǐng)域之一。寶馬的燃料電池技術(shù)將在輕型和重型汽車上展現(xiàn)出比乘用車更大的優(yōu)勢。

制約瓶頸

世界新能源汽車大會科技委員會聯(lián)合主席、清華大學(xué)教授、中國科學(xué)院院士歐陽明高在大會上介紹,中國是燃料電池商用車推廣的領(lǐng)先國家,現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)行的估計(jì)有2000輛左右,采用燃料電池混合動力技術(shù)比較成功。中國目前的氫產(chǎn)量完全能滿足到2035年的供氫需求,“我國目前副產(chǎn)氫和棄光、棄風(fēng)、棄水的電至少做到500萬噸,有人說是800萬噸甚至1000萬噸。”

歐陽明高還表示,燃料電池發(fā)動機(jī)技術(shù)面向2035年,同樣可以滿足規(guī)模應(yīng)用需求,再過5年將會趨于成熟。近幾年中國燃料電池進(jìn)展非常快,膜電極、電堆、發(fā)動機(jī)的全產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)打通,全球資源正向中國匯集。

產(chǎn)業(yè)要發(fā)展,仍然面臨諸多問題與挑戰(zhàn)。歐陽明高認(rèn)為,氫燃料電池商用車產(chǎn)業(yè)鏈的制約瓶頸不在兩頭,而在中間,即車下運(yùn)氫、車載儲氫和氫能加注。商用車對燃料成本非常敏感,同時(shí)耗氫量大,意味著車載氫瓶多,在動力系統(tǒng)中體積最大,安全最敏感,成本變?yōu)樽罡?。此?加氫占用加氫站時(shí)間長,占地面積大,商用車本來體積就大,還需要安全距離,使單站服務(wù)車數(shù)量減少為乘用車的1/3以下。

燃料電池元老、中國工程院院士衣寶廉從燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的角度深入分析了目前我國燃料電池汽車技術(shù)的短板及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展瓶頸。他表示,目前我國燃料電池汽車已進(jìn)入市場導(dǎo)入階段,取得可喜的成績,燃料電池汽車示范運(yùn)營在全國范圍內(nèi)開展,燃料電池的功率密度已有較大幅度提升。但我國燃料電池系統(tǒng)可靠性與耐久性與國際先進(jìn)水平仍存在差距,尤其是燃料電池關(guān)鍵材料如電催化劑,質(zhì)子交換膜、碳紙等國產(chǎn)化能力弱,制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。針對我國燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,衣寶廉院士提出要盡快完善燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈,建設(shè)燃料電池關(guān)鍵零部件如碳紙、質(zhì)子交換膜等的國產(chǎn)化能力;在提高可靠性和耐久性方面,要深入研發(fā)電堆的衰減機(jī)理,開發(fā)抗腐蝕、穩(wěn)定的新材料。

結(jié) 語

在今年3月李克強(qiáng)總理的《2019年國務(wù)院政府工作報(bào)告》中,明確提出了“推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”,這也是氫能首次被寫入政府工作報(bào)告。隨著我國氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步完善,核心關(guān)鍵技術(shù)逐步取得突破,我國氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)必將釋放巨大的潛力。未來燃料電池汽車以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)和清潔環(huán)保的特性將逐漸成為我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。