2018年以来,电动汽车补贴退坡,燃料电池汽车市场陡然升温,吸引产业链各方及业外资本纷纷进驻。与此同时,在其他领域,燃料电池的应用与推广也不甘落后,风头正劲。一方面,燃料电池汽车风头正劲,备受资本青睐;另一方面,相较于电动汽车,燃料电池汽车的发展步调仍太慢,面临技术、安全、成本等多重考验。燃料电池汽车产业化之路该如何实现?
2019中国汽车产业发展(泰达)国际论坛将燃料电池汽车研发与产业化提速作为重要议题,为其发展出谋划策。
紧抓能源结构调整的机遇
中国石油企业协会发布的《中国油气产业发展分析与展望报告蓝皮书(2018—2019)》显示,2018年我国石油对外依存度逼近70%,天然气对外依存度升至45.3%。能源进口依存度高,已成为我国能源安全的巨大挑战,能源结构转型势在必行。
近年来,氢能与燃料电池的研究受到各国关注,被视为未来世界能源体系的重要组成。在汽车领域,氢燃料电池汽车不仅在能源发展方面具有重要作用,还具有优秀的环保性能和能量转化效率。
“汽车产业实现转型升级,要利用能源架构调整的机遇,两者匹配起来,是在中国发展燃料汽车的重大前提。”同济大学燃料电池汽车技术研究所所长章桐在会上指出。
作为未来汽车工业可持续化发展的重要方向之一,我国高度重视燃料电池汽车的发展。我国在《中国制造2025》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》等顶层规划中都明确了氢能与燃料电池产业的战略性地位,将发展氢能和氢燃料电池技术列为重点任务,将氢燃料电池汽车列为重点支持领域。
燃料与纯电并不对立
2018年以来,由于新能源汽车补贴政策的调整,燃料电池汽车市场陡然升温,吸引产业链各方及业外资本纷纷进驻。
同为汽车工业的重要发展方向,燃料电池汽车与纯电动汽车的比较由来已久。尽管燃料电池汽车研究早,发展步调远远却落后于纯电动汽车。截至2018年底,我国新能源汽车保有量为261万,其中纯电动汽车保有量为211万辆,燃料电池汽车保有量仅为5000辆。
但在纯电动汽车补贴退坡的大环境下,国家对于燃料电池汽车的补贴力度不减,导致部分业内人士认为,国家将不再支持纯电动汽车,转而支持燃料电池汽车的发展。
“燃料电池汽车和纯电动汽车技术特点不同,有各自适合应用的场景,未来应该是互补、共存,而不是替代的关系。”财政部经济建设司一级巡视员宋秋玲对此观点进行了纠正。
章桐认为,纯电动汽车快速发展的同时也带来一些挑战,比如用户有里程、安全焦虑,快充技术有待提升,成本费用居高不下等等。“纯电动汽车遇到的问题可以通过燃料电池来弥补,燃料电池汽车和纯电动汽车并不对立,而是互补关系。二者各有各的用处,应根据不同的情况选择不同的技术路线,唯有如此,才能实现中国汽车产业的转型升级。”
三座大山:性能、寿命、成本
无论是为了产业转型升级,还是受政策红利驱使,近年来国内外纷纷涉足燃料电池,尤其是氢燃料电池汽车的研究与开发。
2014年12月,丰田Mirai燃料电池轿车上市,标志着氢燃料电池汽车技术实现重大进步,氢燃料电池汽车的技术已经从基础研究、样车示范进入工程化、商品化发展阶段。国内在乘用车方面,以上汽集团为主,已完成前后四代氢燃料电池轿车的开发。在商用车方面,上汽、北汽福田、上汽大通等企业先后进驻,近年来已初步具备小批量生产能力。
但值得注意的是,截至目前,我国燃料电池汽车发展仍处于探索阶段,未实现产业化。
武汉理工大学首席教授潘牧认为,我国燃料电池汽车发展路上面临三座大山——性能、寿命和成本。
一是性能。关键技术仍需攻克,包括制氢、储氢方面的技术、燃料电池自身关键技术的工况,以及配套设施和辅助部件(如空压机、气瓶)等技术的攻克。
二是寿命,燃料电池加氢的背后,需要一整套氢能源生产和运输网络作为支撑。氢气本身的安全问题、加注氢燃料时的安全及操作过程中的安全问题都需要解决好。
三是成本问题,关键零部件尚未国产化,主要依靠进口,导致了燃料电池系统的成本居高不下。此外,加氢站的建设成本高昂,燃料电池现阶段所有的催化剂Pt产量低、价格也非常高。
清扫障碍:技术、标准、示范运行
燃料电池汽车发展未来可期,如何解决当前面临的诸多障碍?
中国工程院院士衣宝廉建议,应尽快完善燃料电池发动机的产业链,提高电堆的工作电流密度,提高燃料电池的体积和重量比功率,为乘用车奠定基础。另外,应深入研发电堆衰减机理,开发抗腐蚀新材料、大幅度提高发动机的可靠性与耐久性,希望到2023-2025年把燃料电池汽车的成本降到跟锂离子电池汽车相近的水平。
潘牧认为,产业发展标准应先行,应制定燃料电池强制性标准,特别是安全标准。“所有参加燃料电池研发的单位、企业都要把精力放在这上面,比如它的机理是什么、问题是怎样造成的等等,这需要大量的测试数据,只有把这些分析清楚,才能把燃料电池汽车做好。”
示范和运行对于燃料电池汽车产业化至关重要。“应在国家战略、行业投入的基础上进行示范和运行,形成三位一体的布局,实现基础和运用并举。可以商用车先导入,公交物流作为主要区域,在特定场所、特定的用户下运行。”章桐强调。
新源动力股份有限公司工程应用事业部运营总监李汉斌表示,要降低燃料电池的成本,必须把核心材料国产化,应加大核心基础材料的研究,并加强制造和测试装备的研发。