氫能是一劑良藥。
中國(guó)能源領(lǐng)域主要面臨兩大危機(jī)：一是能源消費(fèi)對(duì)國(guó)外進(jìn)口依賴嚴(yán)重，二是過(guò)度使用化石能源導(dǎo)致碳排放量過(guò)高。在能源短缺和環(huán)境惡化兩大困境的威脅下，可再生清潔能源的發(fā)展迫在眉睫。
憑借清潔、儲(chǔ)量大、能量轉(zhuǎn)換率高、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，氫能被現(xiàn)代工業(yè)視為最理想、潛力最大的新能源。氫燃料電池汽車(chē)作為新能源汽車(chē)的主要技術(shù)路徑之一，近年來(lái)在中國(guó)發(fā)展迅猛。
得益于中央和各級(jí)政府支持，燃料汽車(chē)銷(xiāo)量從2015年僅有的10輛，增加到2019年全年銷(xiāo)售2737輛。據(jù)專(zhuān)家預(yù)計(jì)，中國(guó)燃料汽車(chē)銷(xiāo)量2020年將達(dá)到五千輛，2025年達(dá)5萬(wàn)輛，2030年達(dá)100萬(wàn)輛，發(fā)展前景廣闊。
制表人/億歐汽車(chē)分析師郭雄嘯
作為配套基礎(chǔ)設(shè)施，加氫站規(guī)模也在迅速擴(kuò)大。據(jù)上海交通大學(xué)機(jī)械與工程學(xué)院燃料電池研究所所長(zhǎng)章俊良介紹，2019年底中國(guó)已經(jīng)建成了47座加氫站，在建38座，預(yù)計(jì)2020年底將建成100座，2025年將建成300座，2030年將建成1500座。
發(fā)展趨勢(shì)向好，但中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)行業(yè)仍面臨瓶頸。
深陷泥潭？
“燃料電池有很多的應(yīng)用瓶頸，第一個(gè)瓶頸是加氫站，第二個(gè)瓶頸是成本，第三個(gè)瓶頸是進(jìn)口依賴，第四個(gè)瓶頸是大批量使用相適應(yīng)的法律法規(guī)的匹配。”上海捷氫科技有限公司總經(jīng)理盧兵兵總結(jié)道。
上游氫氣制取方面，氫氣來(lái)源仍然是個(gè)問(wèn)題。
地球上的氫元素雖然十分豐富，但主要以水的形式存在，因此需要借助技術(shù)手段人為制氫。目前，大規(guī)模工業(yè)化制氫工藝主要包括化石燃料制氫、水電解制氫等。由于當(dāng)前市場(chǎng)規(guī)模效應(yīng)較弱，包括設(shè)備折舊、維修保養(yǎng)、管理費(fèi)支出等，氫制取環(huán)節(jié)中70%-90%的成本為固定成本，降本阻力較大。
由可再生能源轉(zhuǎn)化而來(lái)的氫氣方可真正實(shí)現(xiàn)無(wú)碳環(huán)保，這種氫氣也被稱(chēng)之為“綠氫”，但其目前產(chǎn)量偏低、成本偏高。“當(dāng)成本下降下降到一定程度，綠氫將是燃料電池非常重要的氫能來(lái)源。”盧兵兵表示。
氫氣儲(chǔ)運(yùn)方面，較高的儲(chǔ)運(yùn)成本導(dǎo)致氫氣只能在小范圍內(nèi)運(yùn)輸和使用。
目前，氫氣的存儲(chǔ)方式包括低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫等，運(yùn)輸方式包括氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。氣態(tài)氫仍是中國(guó)氫氣儲(chǔ)運(yùn)的主要形式，主要借助20MPa長(zhǎng)管拖車(chē)運(yùn)輸氫氣，成本高昂。“產(chǎn)氫是20塊錢(qián)一公斤，到專(zhuān)家手上是80塊錢(qián)一公斤，路費(fèi)是60塊錢(qián)一公斤。”中國(guó)能源工程集團(tuán)首席科學(xué)家范欽柏透露。
氫氣加注方面，加氫站數(shù)量過(guò)少的問(wèn)題不容忽視。截止2020年1月，中國(guó)總計(jì)建成了61座加氫站。此外，單個(gè)加氫站的加氫能力普遍偏低，大多不到400公斤每天，僅能服務(wù)大約100輛轎車(chē)或不到20輛公交車(chē)。
中游的系統(tǒng)與整車(chē)制造方面，中國(guó)在電堆到系統(tǒng)再到整車(chē)設(shè)計(jì)的工藝上發(fā)展較為成熟，但在原材料技術(shù)上相對(duì)薄弱。諸如電池所需的催化劑、質(zhì)極膜、密封材料和雙極板生產(chǎn)工藝都要落后于國(guó)際水平。
從生產(chǎn)成本角度看，催化劑占電堆成本40%以上，雙極板占30%以上，基礎(chǔ)材料成本占比極高，且進(jìn)口依賴度高。以鉑族金屬為例，其在氫能源燃料電池生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用廣泛，是必不可少的稀有金屬。 然而，中國(guó)鉑族金屬資源稀少，占全球儲(chǔ)量不到1%，幾乎完全依賴南非、俄羅斯等國(guó)。
一旦國(guó)際鉑族金屬價(jià)格波動(dòng)較大，企業(yè)往往會(huì)受到價(jià)格沖擊導(dǎo)致生產(chǎn)成本激增。剛剛過(guò)去的2019年，鈀金價(jià)格上漲到2000美元每盎司，年增幅接近60%；2020年1月，銠金價(jià)格上漲32%，達(dá)10000美元1盎司。實(shí)際上，花錢(qián)也未必能買(mǎi)到貨。目前，國(guó)際上的鉑銠使用量增速遠(yuǎn)高于產(chǎn)量增速，中國(guó)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到制約。“不能讓中國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)為他人做嫁衣。”某位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家如是說(shuō)。
下游市場(chǎng)應(yīng)用方面，氫燃料電池汽車(chē)遠(yuǎn)未普及。
受制于燃料電池技術(shù)瓶頸與供氫產(chǎn)業(yè)未成熟，中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)仍處于試運(yùn)行階段，商用車(chē)應(yīng)用領(lǐng)先于乘用車(chē)，整個(gè)行業(yè)仍戒不掉補(bǔ)貼。
阻力重重，中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)行業(yè)的破局之道是什么？
降本為王
降本是發(fā)展氫燃料電池汽車(chē)的關(guān)鍵。
拋開(kāi)環(huán)境保護(hù)等因素，燃料電池汽車(chē)要想得到推廣，無(wú)論是制造成本還是使用成本，成本必須與燃油車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)持平，否則消費(fèi)者很難為之買(mǎi)單。
上游氫氣方面，固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)為降低儲(chǔ)運(yùn)氫氣成本帶來(lái)利好。與高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫相比，固態(tài)材料儲(chǔ)氫具有體積儲(chǔ)氫密度高、不需要高壓容器和隔熱容器、安全性好、無(wú)爆炸危險(xiǎn)、可獲得高純度氫、操作方便等諸多優(yōu)勢(shì)，有助于減少氫的儲(chǔ)運(yùn)成本。
加氫站的普及也將降低燃料電池汽車(chē)的使用成本。上海氫楓能源技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)方沛軍表示，可以從氫氣價(jià)格便宜的地區(qū)開(kāi)始優(yōu)先發(fā)展氫燃料電池汽車(chē)，隨后通過(guò)運(yùn)行車(chē)輛數(shù)量的增加，包括加氫站數(shù)量增加，帶動(dòng)車(chē)輛成本的降低。氫能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的強(qiáng)化，是其實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化的基礎(chǔ)。
中游系統(tǒng)與整車(chē)制造方面，材料替換將是重要降本方法。國(guó)際市場(chǎng)上鉑金的價(jià)格僅為鈀金的一半，通過(guò)鉑鈀替換技術(shù)以減少鈀金的用量可以減少氫燃料電池的材料成本。世界鉑金投資協(xié)會(huì)亞太區(qū)主管鄧偉斌表示，如果能實(shí)現(xiàn)30%的鉑鈀替換，以2000萬(wàn)的乘用車(chē)體量計(jì)算，整個(gè)中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)行業(yè)可以節(jié)省60-70億的開(kāi)支。未來(lái)，燃料電池行業(yè)還將會(huì)向低鉑和超低鉑化發(fā)展，甚至?xí)虿捎梅倾K乃至非貴金屬為催化劑的方向?qū)崿F(xiàn)科技突破，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。
下游市場(chǎng)應(yīng)用方面，“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”的支持方式為行業(yè)發(fā)展帶來(lái)新動(dòng)力。2020年4月23日，財(cái)政部等四部委發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策的通知》，將氫燃料電池車(chē)補(bǔ)貼方案調(diào)整為“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”，即選擇一部分有基礎(chǔ)、有積極性、有特色的城市或區(qū)域開(kāi)展關(guān)鍵零部件技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范，按結(jié)果導(dǎo)向給予獎(jiǎng)勵(lì)。未來(lái)，氫能區(qū)位優(yōu)、市場(chǎng)容量大、財(cái)政實(shí)力強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)區(qū)域或?qū)⒊尸F(xiàn)氫燃料電池汽車(chē)集群化發(fā)展，局部市場(chǎng)應(yīng)用或?qū)⒌玫郊訌?qiáng)。
“汽車(chē)行業(yè)講究規(guī)模效應(yīng)，沒(méi)有規(guī)模就沒(méi)有一切。”盧兵兵表示，隨著氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)的加強(qiáng)，各個(gè)環(huán)節(jié)的成本將顯著降低，行業(yè)本身也將建立起正向循環(huán)。
尾聲
“不止是汽車(chē)行業(yè)，整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)和投資界都看好燃料電池汽車(chē)的發(fā)展前景。”中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)總工程師、副秘書(shū)長(zhǎng)葉盛基表示。
作為中國(guó)發(fā)展氫能的前排兵，中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)行業(yè)肩負(fù)重任。
當(dāng)前，中國(guó)氫能源產(chǎn)業(yè)處于重要的發(fā)展窗口期，面臨不少挑戰(zhàn)，也迎來(lái)諸多機(jī)遇。一旦氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展取得突破，中國(guó)能源危機(jī)或?qū)⒕徑獯蟀搿?/p>
目前，市場(chǎng)中存在純電動(dòng)電池和燃料電池等不同的新能源解決方案，章桐認(rèn)為混動(dòng)、純電與燃料電池等多種路徑共同發(fā)展，是中國(guó)汽車(chē)工業(yè)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的必然選擇，“各技術(shù)在各自市場(chǎng)、領(lǐng)域中形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的主要方向”。
之于汽車(chē)電動(dòng)化，氫燃料電池仍舉足輕重。
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