http://www.scol.com.cn(2022-10-17 11:00:56) 编辑：盛飞
| 氢燃料电池是氢能高效利用的重要装置，通过电化学反应将氢气中的化学能转化为电能。氢燃料电池汽车的能量源于氢燃料电池持续发电，因此氢燃料电池汽车可以理解为“自带氢燃料发电机的电动车”。与传统燃油车相比，氢燃料电池汽车零排放、低噪声、高效率；相较纯电动车，氢燃料电池汽车有着加氢快、续航长、耐低温的优点。因此，氢燃料电池汽车既具燃油车的便捷，又有纯电动车的环保，更适用于中远途、中重型车辆，是21世纪最具发展潜力的零碳清洁能源汽车。
发展氢燃料电池汽车产业，建议充分发挥四川氢能及燃料电池汽车产业资源禀赋、产业基础、市场空间等优势，同时下力气解决当前面临的一些现实挑战，进而实现我省氢燃料电池汽车产业的更大发展。 产业发展阶段研判 目前从“产品研制期”逐步进入“规模销售期”，亟待企业推动产品创新、应用创新和模式创新 自“三纵三横”新能源汽车布局到“以奖代补”示范应用，氢燃料电池汽车在政策的引导和推动下实现了长足发展，但目前仍处于产业发展初期，竞争格局尚未定型，行业规则与产业格局将不断演化，产业发展形态和发展路径尚需进一步探索。在该背景下，政、产、学、研、用、融、会等产业参与者需抱团发展，通过互利共生才能求生存、谋发展。 从产业发展的三个阶段作分析。第一阶段产品研制期，其核心是突破氢燃料电池汽车关键技术，推进协同创新，打造技术可行、运行可靠、成本可期的产品。第二阶段规模销售期，亟待企业以需求为导向，带动产品创新、应用创新和模式创新，持续降低氢燃料电池汽车全生命周期成本，加快实现规模化销售，提高市场占有率，目前氢燃料电池汽车产业已从第一阶段逐步进入第二阶段。第三阶段持续经营期，其特点是销售收入大于氢燃料电池汽车研制成本、材料成本及各类费用，形成自身造血能力，实现盈亏平衡，预计是2030—2035年。 贯穿三个阶段的发展逻辑是客户视角与产品价值。首先是使用价值，即氢燃料电池汽车能否解决客户在特定场景下的痛点问题，甚至提供超预期的体验。其次是交换价值，即客户使用氢燃料电池汽车创造的价值能否覆盖购置成本与使用成本，如果是则具有交换价值。产品价值取决于企业场景研究、技术开发、资本运作与商业模式的构建能力。 至于产业涉及的主要示范应用场景，考虑到氢燃料电池汽车有着更高功率、更高能量密度等特点，在高载重、长续航、冷链运输方面优势明显，从技术角度及加氢站布局而言，氢燃料电池汽车适用于固定路线、中长途干线、高载重、低温冷链运输等应用场景。一是固定路线场景，固定路线便于配套加氢站等基础设施，如东方电气在德阳装备制造基地通过氢燃料电池牵引车倒运大件零部件。二是中长途干线场景，运输距离在400—800公里左右，超过纯电动汽车续航上限应用场景，如成渝“氢走廊”、长三角“氢走廊”。三是高载重场景，纯电动汽车因电池能量密度提升空间有限，匹配一定续航里程的电池将增加自重，在高压气态氢过渡到低温液态氢后，氢燃料电池汽车的自重较纯电动汽车的优势将进一步放大，如矿山、港口、码头、建筑工地等应用场景。四是冷冻食品、药品冷链名义基准温度为零下18℃场景，氢燃料电池冷链物流车在2022年已成为行业爆款。截至目前，全国已累计示范推广氢燃料电池汽车近10000辆，配套建设加氢站约270座。 关键部件技术发展与成本控制现状分析 在“以奖代补”补贴新政驱动下，技术突破与规模效应将推动氢燃料电池成本快速下降 氢燃料电池系统是氢燃料电池汽车的核心，其结构主要是燃料电池电堆及辅助系统。其中，燃料电池电堆涵盖双极板，膜电极及其质子交换膜、催化剂、碳纸；辅助系统涵盖空压机、氢气循环系统、dc/dc（指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置）、车载储氢瓶等重要零部件。 目前，我国氢燃料电池汽车研发生产技术及相关配套产业与国外的差距正不断缩小。在燃料电池系统方面，自主可控进程明显加快，燃料电池系统产品的额定功率、启动温度、功率密度等指标均已达到国际领先水平。目前，仅质子交换膜、碳纤维纸、催化剂等基础材料仍需依赖进口，国产化程度已达70%以上。在车载储氢系统方面，目前我国35mpa的iii型瓶研发制造和产品应用已非常成熟，高压iv型瓶技术亦被攻克，70mpa的iv型高压储氢瓶的产业化应用提上日程。在氢燃料电池整车方面，根据工业和信息化部发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》数据，2021年全年氢燃料电池汽车推荐车型数量达262款，较2019年增长了2.6倍，表明我国在氢燃料电池汽车新产品尤其是商用车产品的研发方面，投入力度正在逐步加大，氢燃料电池汽车整车商业化进程明显加快。 除技术发展外，成本控制情况是事关产业成熟度的另一个关键指标。 近年，氢燃料电池系统成本快速下降，自2016年1.6万元/千瓦降至2020年0.6万元/千瓦。2021年，氢燃料电池系统成本约3000—4000元/千瓦，生产规模为1000套。重要零部件和原材料成本结构如下：氢燃料电池电堆成本约占系统总成本的65%，催化剂占电堆总成本的36%，双极板占电堆总成本的23%，质子交换膜占电堆总成本的16%，空压机成本约占系统总成本的12%，氢气循环泵占电堆总成本的16%。 在“以奖代补”补贴新政的驱动下，技术突破与规模效应将实现双轮驱动，推动氢燃料电池成本快速下降。燃料电池系统及储氢关键技术和材料不断实现技术突破，持续降低综合成本；规模效应方面，规模化生产、技术成熟度提高可驱动燃料电池系统及储氢系统价格下降，预计2025年国内燃料电池系统生产规模将达到10万套，结合doe（美国能源部）与我国节能与新能源汽车技术路线图中的降本路径，预计商用车燃料电池系统在2025年、2030年的目标成本将分别降为1000元/千瓦、400元/千瓦。 四川氢燃料电池汽车产业发展现状及存在问题 四川掌握关键零部件自主核心技术并实现批量应用 发展氢燃料电池汽车产业，四川至少具备以下五方面的优势。 一是氢气来源“优”。绿氢量大价优，仅富余水电年产绿氢潜力超15万吨，可保障约3万辆氢燃料电池汽车一年用氢需求；同时，丰富的工业副产氢、天然气制氢可作为氢源的重要补充。二是自主技术“强”。目前已掌握包括燃料电池膜电极、电堆、系统等在内的关键零部件自主核心技术与制氢、储运、加氢及整车核心技术，达到国内领先水平，并实现批量应用。三是产业链条“全”。聚集了产业相关企业及科研院所100余家，覆盖制氢、储运、加注、燃料电池、整车、检测等各个环节，并已实现产业化应用。四是应用成效“好”。目前，全省已实现400辆氢燃料电池汽车产业化示范应用，配套建成近6座加氢站，累计运营里程超2200万公里，单车最高里程超25万公里。五是政策力度“大”。省级层面及成都市层面已出台产业支持政策20余项，形成了以产业规划为引领、安全保障和财政支持为支撑的产业政策体系。 但与此同时，四川也面临一些现实挑战。比如，氢气属性不明。氢气的能源属性尚未通过法规明确，且标准法规体系尚未健全，相关项目在立项、审批、实施、运营等环节均存在体制机制障碍，这也是全国普遍存在的问题。总体成本高。相对燃油车、纯电动汽车，氢燃料电池汽车的采购与运营成本偏高，对政府财政补贴依赖较大。以4.5吨冷链车为例，燃料电池冷链车是纯电动冷链车采购价格的4倍，是柴油车采购价格的3倍；燃料电池冷链车是纯电动冷链车能源费的1.4倍，是柴油车能源费的1.1倍。资源优势未转化为经济优势。可再生能源电解水制氢、制氢加氢一体站等建设受制于需在化工园区的限制因素，导致四川水电等可再生能源制氢资源优势难以充分发挥，氢气价格不能有效降低。示范力度不大。相对北京、上海、佛山、郑州、张家口牵头的五大示范城市群，四川尚未能获得国家财政奖补支持，导致场景挖掘、模式构建、示范规模等方面相对落后。其中，示范场景仍以公交为主，示范规模仅为全国的4%。 对四川氢燃料电池汽车产业发展的建议 尽快形成全省统一的加氢站建设审批管理办法，推进氢能多元化示范应用 介于上述情况，对四川发展氢燃料电池汽车产业提出以下六点建议： 全力争取进入国家燃料电池汽车示范城市群。按照产业集群、产业生态理念，吸纳不同区域城市及上下游产业链相关环节企业，组建成渝示范城市群，充分研判资源禀赋、产业基础、应用场景、商业模式、利益机制等，发挥四川氢能及燃料电池汽车产业资源禀赋、产业基础、市场空间等优势，全力以赴申报示范城市群。 进一步加大燃料电池汽车支持力度。在未进入国家示范城市群的空档期，四川和相关市州参照国家示范城市奖补政策，对燃料电池汽车示范推广、加氢站建设、制氢项目等予以政策支持，通过示范应用促进技术迭代升级。 加快布局加氢站网络。尽快形成全省统一的加氢站建设审批管理办法，以成都为中心，围绕“成渝氢走廊”“攀西氢走廊”及沿线城市为重点区域，适度超前建设一批加氢、加油、充电为一体的综合能源站，制氢、加氢一体站，形成覆盖核心示范区域的加氢网络。 加速多元化分布式全场景应用示范。推进氢能在交通领域的示范项目，综合研判氢能利用技术的成熟度、经济性和安全性，按照移动式、分布式、集中式的路径逐步构建应用场景。通过氢能多元化示范应用，切实带动产业整体发展，降低氢气成本。 强化关键共性技术创新。针对氢能产业规模化应用瓶颈，聚焦可再生能源低成本制氢等重点方向，以及氢能产业关键共性技术，设立四川省氢能关键共性技术攻关及应用示范项目。通过揭榜挂帅的方式遴选龙头企业作为项目牵头主体，整合四川甚至全国战略科技力量，积聚优势创新要素，构建政产学研用一体化的攻关组织模式。 构筑产业可持续发展的软环境。面向全社会开展氢能科学普及和法律普及，形成双普及联动机制，增进公众对氢能安全性的科学理解。建立健全氢能技术人才培养专业学科体系，提升氢能领域国际科技治理能力，建设国际性合作与创新的平台，助力氢能科技人才交流合作，深度参与氢能产业国际标准制订。 【作者系东方电气集团东方锅炉股份有限公司及东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司党委书记、董事长】 |