近日，廣東省10部門發(fā)布的《廣東省全面推行清潔生產(chǎn)實(shí)施方案（2023—2025年）》提出，要有序發(fā)展氫燃料電池汽車，穩(wěn)步推動電力、氫燃料車輛對燃油商用、專用等車輛的替代。
無獨(dú)有偶。2023年5月5日，北京市大興區(qū)10輛氫燃料電池公交車正式“上崗”，全部投放給興40路車隊(duì)。
作為推進(jìn)“碳達(dá)峰、碳中和”的有效路徑，氫能被推上了風(fēng)口，尤其是在燃料電池領(lǐng)域。與電動汽車相比，氫燃料電池汽車在使用過程中消耗氫氣和氧氣，通過電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電，最后排出的是水，“零碳”是其最大優(yōu)勢。
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)測，2020年以后中國氫能需求持續(xù)增加，尤其是2030年以后，為達(dá)成“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)，氫能需求量將大增。2026年至2035年中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到5萬億元。業(yè)界人士表示，氫能具有來源豐富、應(yīng)用廣泛、燃燒熱值高、清潔綠色等特點(diǎn)，其燃燒熱值遠(yuǎn)高于其他燃料，是目前最有潛力替代傳統(tǒng)化石資源的“未來能源”之一。
氫燃料電池車競爭力分析
氫燃料電池車與柴油車和純電車相比具有諸多優(yōu)勢：
從經(jīng)濟(jì)性上看，在國家示范城市群政策期內(nèi)，補(bǔ)貼后氫燃料電池車的購車成本已經(jīng)接近甚至低于柴油車和純電車，且單位TCO與柴油車和純電動車相比也具有一定競爭力。今后隨著電堆系統(tǒng)規(guī)模化生產(chǎn)、技術(shù)進(jìn)步以及加氫成本的降低，氫燃料電池車的經(jīng)濟(jì)性有望進(jìn)一步凸顯，迎來爆發(fā)式增長。
從使用便利性上看，氫燃料電池車具有與柴油車類似的便捷性，加氫時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于充電時間，單次續(xù)駛里程比電動車更長，且同款車型載重量要高于電動車，同時還能滿足重載、低溫環(huán)境啟動等苛刻條件的要求，在中長途運(yùn)輸方面更具有優(yōu)勢。
從環(huán)保角度看，氫燃料電池車與電動車一樣具有零排放優(yōu)勢，每使用1kg氫氣替代汽柴油可減排10——15kg二氧化碳，且無NOx及顆粒物排放，對于在交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)具有重要推動作用。
政策支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展
“現(xiàn)在的氫燃料電池行業(yè)，跟十年前的電動車行業(yè)類似。”近日，國氫科技的技術(shù)總監(jiān)陳平在接受媒體采訪時表示，不論是整車，還是電池、電機(jī)這種關(guān)鍵零部件，國家的政策導(dǎo)向?qū)Ξa(chǎn)業(yè)的促進(jìn)作用非常大。目前，氫能已經(jīng)納入我國能源戰(zhàn)略，成為我國優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和保障國家能源供應(yīng)安全的戰(zhàn)略選擇。
自2016年以來，國家加速推出氫能源相關(guān)政策，強(qiáng)調(diào)要加速發(fā)展氫能源產(chǎn)業(yè)。國家在2020年制定了燃料電池汽車示范應(yīng)用的支持政策，鼓勵產(chǎn)業(yè)集群聯(lián)合開展關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)。截止2022年2月，已有兩批5個城市群獲批，各城市群的申報(bào)方案充分地結(jié)合了組團(tuán)城市氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，深入地挖掘了特色的應(yīng)用場景，譬如家具配送、港口運(yùn)輸、冷鏈物流等，同步規(guī)劃相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，并在支持技術(shù)研發(fā)、引進(jìn)高質(zhì)量人才、搭建創(chuàng)新平臺等支持政策和地方配套資金上給予充分保障。
2021年10月29日，國家發(fā)展改革委聯(lián)合生態(tài)環(huán)境部等部門印發(fā)《“十四五”全國清潔生產(chǎn)推行方案》，提出通過綠氫煉化、氫能冶金等手段加快燃料原材料的清潔替代和清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用示范。2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，首次明確氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，并對氫能作了15年長遠(yuǎn)規(guī)劃，制定了三個五年維度的發(fā)展目標(biāo)。
在國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中都提到要加快儲能、氫能發(fā)展，各地方政府也相繼出臺氫能產(chǎn)業(yè)扶持政策，氫能產(chǎn)業(yè)的版圖持續(xù)擴(kuò)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣東、北京、河南、浙江、陜西等20余個省（區(qū)、市）出臺了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)政策。
從國家及地方出臺的相關(guān)政策來看，我國對氫燃料電池產(chǎn)業(yè)扶持的重心，是從系統(tǒng)集成逐漸擴(kuò)展到上游的關(guān)鍵零部件以及核心材料方面?？梢哉雇氖牵S著我國燃料電池汽車城市群示范工作的不斷推進(jìn)，將持續(xù)拉動產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展并促進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)升級，氫能制、儲、運(yùn)、加、用的全鏈條成本將進(jìn)一步降低，氫燃料電池汽車全生命周期成本將逐步和傳統(tǒng)燃油車輛接近。
產(chǎn)業(yè)化速度逐漸加快
1966年美國通用汽車首次真正將氫燃料電池（堿性）應(yīng)用在汽車上（Electrovan），將所有的燃料電池部件和儲氫罐裝在面包車的后部，整車僅容下兩人，行駛里程約120英里。
1993年加拿大巴拉德動力公司研制出世界首輛質(zhì)子膜氫燃料電池汽車。近20年，戴姆勒、現(xiàn)代、豐田等各個車企在氫燃料電池汽車方面不斷研發(fā)改進(jìn)，已陸續(xù)開發(fā)出NECAR、NEXO、MIRAI等一系列標(biāo)志性的車型，也快速打開了氫燃料電池在全球各類車型上的全面應(yīng)用。
近5年中國氫能產(chǎn)業(yè)化速度明顯加快，尤其是企業(yè)、資本的關(guān)注與參與大幅增加，已涌現(xiàn)出包括億華通、重塑、上汽捷氫、東岳氫能等一批骨干企業(yè)正在全面加快發(fā)展步伐，努力實(shí)現(xiàn)后來居上。國務(wù)院辦公廳在2020年發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》提出，力爭經(jīng)過15年的持續(xù)努力，燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
據(jù)歐陽明高院士介紹，中國氫能燃料電池系統(tǒng)、燃料電池汽車2022年銷售超過3000輛，累計(jì)1.3萬輛以上，在全球商用車燃料電池排在全球第一位，應(yīng)用場景也從最開始的單一大客車到目前已經(jīng)覆蓋到全系的商用車，累計(jì)已有60余家整車企業(yè)推出燃料電池汽車，70余家燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)企業(yè)。
根據(jù)相關(guān)研究規(guī)劃，預(yù)計(jì)在“十四五”期間，我國氫燃料電池汽車保有量將達(dá)到10萬輛，2035年將突破100萬輛，應(yīng)用場景也將會呈現(xiàn)出多元化發(fā)展的趨勢。
另據(jù)研報(bào)顯示，中國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)目前與2012年鋰電池極為相似，政策自上而下支持，技術(shù)達(dá)到產(chǎn)業(yè)化條件，企業(yè)加快布局速度，產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化進(jìn)程開啟，資本市場投融資熱度持續(xù)上升。與日本、美國相似，我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)有較大的增量，處在行業(yè)上升階段，萬億級產(chǎn)業(yè)挖掘大幕已經(jīng)拉開。
卡脖子技術(shù)問題仍待攻克
對于氫燃料電池在乘用車上的應(yīng)用，業(yè)內(nèi)仍然存在一定的爭議，這主要也在于燃料電池商業(yè)化面臨成本高昂、加氫站基礎(chǔ)設(shè)施不完善等挑戰(zhàn)。以豐田Mirai為例，其以進(jìn)口形式在國內(nèi)的起售價(jià)達(dá)74.8萬元，遠(yuǎn)高于豐田燃油車的售價(jià)。
中國工程院院士衣寶廉曾公開表示，要實(shí)現(xiàn)無補(bǔ)貼的燃料電池車商業(yè)化，必須大幅度降低燃料電池發(fā)動機(jī)的成本和氫氣的成本，同時降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用。中國工程院院士歐陽明高指出，目前發(fā)展氫燃料電池還需要解決多方面的問題，包括成本降低、加大功率、提高效率以及延長壽命等。
“當(dāng)前國內(nèi)整個氫燃料電池系統(tǒng)的競爭力在快速提升，但是部分核心零部件與國外差距仍很大。”未勢能源科技有限公司副總裁解超表示，氫燃料電池系統(tǒng)主要包括電堆、質(zhì)子交換膜、膜電極、雙極板、催化劑，儲氫系統(tǒng)主要包括儲氫瓶、瓶口閥和減壓閥等核心零部件。其中，閥門嚴(yán)重依賴進(jìn)口，質(zhì)子交換膜和催化劑也未取得實(shí)質(zhì)性突破。“不是國內(nèi)企業(yè)造不出來，而是在使用壽命、技術(shù)等方面達(dá)不到國外的水平。”
技術(shù)突破方面，歐陽明高院士表示：“現(xiàn)在車用質(zhì)子交換膜燃料電池集成已經(jīng)取得重大突破，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)建立，但是電堆水平與國外仍有差距，膜電極尤其是重卡的膜電極成本很高，我們正致力于降低其成本。”
“氫氧燃料電池對催化劑的要求是高催化活性、高穩(wěn)定性、長壽命，目前只有鉑族金屬可以用，但鉑族金屬資源少，價(jià)格昂貴。當(dāng)前鉑基催化劑被少數(shù)幾家國際公司所壟斷，研發(fā)催化活性和穩(wěn)定性更高的催化劑并實(shí)現(xiàn)商品化應(yīng)用是關(guān)鍵，希望我國的催化劑產(chǎn)業(yè)要跟上，如果不解決這個問題，大規(guī)模發(fā)展是不可能的。”孫世剛院士表示。
