中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀及發(fā)展

12月4-5日，“2020中國(四川)氫燃料電池汽車發(fā)展高峰論壇暨《車用氫能藍(lán)皮書(2020)》發(fā)布會”在成都舉辦，同濟(jì)大學(xué)燃料電池汽車技術(shù)研究所所長章桐教授分享了他的觀點。他的演講題目是《中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀及發(fā)展》。

我國發(fā)展氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)有迫切性。19年我國石油天然氣對外依存度分別為70.8%和43%，近年來，原油和天然氣的自給率逐年下降，我國的能源安全有一定的潛在威脅;氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)有助于我國兌現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中降低二氧化碳排放的承諾;2030年我國非化石能源消費總比例將達(dá)到20%，氫能可作為能源互聯(lián)及可再生能源儲存的媒介;我國汽車保有量快速增長對環(huán)境造成了一定的壓力，發(fā)展新能源汽車勢在必行，燃料電池汽車零排放的特點可幫助我國汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展;電動汽車存在電池壽命及電網(wǎng)能力的限制，充電場地的緊缺性也限制了電動汽車的發(fā)展，燃料電池汽車在一定程度上彌補(bǔ)電動汽車的不足。“推進(jìn)氫能利用，發(fā)展燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈符合突破關(guān)鍵技術(shù)，推動能源技術(shù)革命以及中國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需求。” 章桐說。

目前我國已建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的FC動力總成技術(shù)平臺，形成了燃料電池發(fā)動機(jī)，動力電池，DC /DC轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動電機(jī)，儲氫與供氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件配套研發(fā)體系，形成了百輛級燃料電池整車生產(chǎn)能力，并完成了大規(guī)模示范運(yùn)營。

制氫方面來看，國內(nèi)仍以化石能源制氫為主，工業(yè)副產(chǎn)制氫愈加受到重視，氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫的路線可滿足產(chǎn)業(yè)鏈下游燃料電池汽車的氫氣需求，利用光伏風(fēng)電等可再生能源電解水制氫，成為終極能源解決方案。

儲氫方面來看，高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)市場占比超過90%，固定式高壓儲氫技術(shù)，固態(tài)儲氫材料研究方面已達(dá)國際水平，但國產(chǎn)車載高壓儲氫罐的儲氫質(zhì)量密度為3%，還沒有達(dá)到6.5%的水平。

運(yùn)氫方面來看，管道輸送適用于大規(guī)模運(yùn)輸氫氣的場合，目前國內(nèi)也有數(shù)條長50公里、承壓2~4MPa的輸氫管道正在運(yùn)行中，但管網(wǎng)的布局尚待完善。

加注方面來看，國內(nèi)加氫站使用外部供氫與高壓氣態(tài)氫的組合，今后將向單位儲氫量更大且無需高能耗氣體壓縮環(huán)節(jié)的液態(tài)氫加速發(fā)展。

截至2020年11月，我國累計建成88座加氫站，相比2019年新增27座，其中已投入運(yùn)營的有80座，這些加氫站主要集中在京津冀，長三角，珠三角地區(qū)。預(yù)計2020年底，我國加氫站數(shù)量將達(dá)到100座，2030年建成1000座。截至2020年7月，我國累計推廣燃料電池汽車7200輛，成為世界上應(yīng)用燃料電池商用車最多的國家，應(yīng)用主要集中在長三角，珠三角及京津地區(qū)。

與五年前相比，國產(chǎn)燃料電池電堆性能得到了較大改善，其中電堆壽命方面提升最為顯著，采用石墨烯板的電堆壽命從3000小時提升至12,000小時。電堆功率從35KW提升至超過48KW，電堆功率密度(金屬板)從2.0KW/L提升至超過3.0KW/L，金屬板電堆壽命從3000小時提升到5000小時。啟動溫度從-20℃降至-30℃，最高效率從55%提升至60%。

截至2020年11月第11批新能源汽車推薦目錄，功率為30~40KW占6.7%，功率為40~50KW占16.17%，功率為50~60KW占16.18%，大于60KW的占比為53.58%。“通過數(shù)據(jù)對比可以看到我國燃料電池汽車技術(shù)取得了較大進(jìn)步。”章桐說。

在燃料電池電堆、關(guān)鍵材料系統(tǒng)及核心零部件方面，我國涌現(xiàn)出一批生產(chǎn)商。國產(chǎn)電堆性能已達(dá)到國際平均水平，領(lǐng)先企業(yè)已與世界水平相當(dāng)，但總體上，比功率，能啟動技術(shù)、效率等方面還存在較大的進(jìn)步空間，產(chǎn)品技術(shù)尚未真正得到產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)工藝的驗證，成本還有大幅降價空間。質(zhì)子交換膜、催化劑等有一定的差距。

我國燃料電池汽車主要以商用車為主導(dǎo)，商用車中以客車為主，746輛(截止2020年上半年)，占比90%，我國燃料電池商用車應(yīng)用規(guī)模處于世界前列。我國燃料電池商用車主要采用電-電混合的技術(shù)路線，與國外相比，續(xù)駛里程，整車成本上具有一定優(yōu)勢，我國普遍達(dá)到續(xù)駛500公里，最高車速達(dá)到80公里時，-30℃冷啟動。

為了氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，章桐教授提出了幾點建議：

1、 加強(qiáng)頂層設(shè)計，重視氫能在能源消費領(lǐng)域的地位，引導(dǎo)公眾對氫能和燃料電池汽車的正確認(rèn)識，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

2、 在燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)由政策依賴向市場驅(qū)動的轉(zhuǎn)型過程中，維持一定的利好政策，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)步入正軌。

3、 堅持開展燃料電池汽車的示范應(yīng)用，以規(guī)模化促進(jìn)成本下降。

4、 就現(xiàn)存技術(shù)問題展開重點難點攻關(guān)，以技術(shù)發(fā)展推動產(chǎn)業(yè)鏈的建立與完善，實現(xiàn)關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化，批量化生產(chǎn)。

5、 增強(qiáng)校企合作，鼓勵高校和科研院所的研究成果向?qū)嵱卯a(chǎn)品轉(zhuǎn)化，建立健全行業(yè)人才的發(fā)展與培育流程，支持國際間的學(xué)術(shù)交流合作。

6、 組織制定氫能及燃料電池汽車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，完善監(jiān)管制度，加強(qiáng)安全性管理。

7、 在實踐中不斷補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，完善標(biāo)準(zhǔn)體系，借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，為我國燃料電池產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展保駕護(hù)航。

在政策和市場的引導(dǎo)下，我國氫能及燃料電池汽車將走上快車道。章桐教授在演講列出了展望指標(biāo)，讓大家有了更清晰的認(rèn)識。到2025年，我國燃料電池汽車保有量達(dá)到10萬輛，燃料電池商用車?yán)m(xù)駛里程超過500公里，客車經(jīng)濟(jì)性小于5.5公斤/百公里，壽命大于40萬公里，成本小于100萬元。燃料電池發(fā)動機(jī)啟動溫度小于-40℃，最高效率大于60%，功率密度大于400W/Kg，壽命大于2萬小時。燃料電池乘用車的續(xù)駛里程大于650公里，經(jīng)濟(jì)性小于1.0公斤/百公里，壽命大于25萬公里，成本小于30萬元，燃料電池發(fā)動機(jī)啟動溫度小于-40℃，最高效率大于50%，功率密度大于550W/Kg和600W/L，壽命大于6000小時。

2030-2035年，我國燃料電池汽車保有量達(dá)到100萬輛，燃料電池商用車?yán)m(xù)駛里程超過800公里，重卡經(jīng)濟(jì)性小于10公斤/百公里，壽命大于100萬公里，成本小于50萬元。燃料電池發(fā)動機(jī)啟動溫度小于-40℃，最高效率大于60%，壽命大于2萬小時。燃料電池乘用車的續(xù)駛里程大于800公里，經(jīng)濟(jì)性小于0.8公斤/百公里，壽命大于30萬公里，成本小于20萬元，燃料電池發(fā)動機(jī)能啟動溫度小于-40℃，最高效率大于50%，壽命大于6000小時。