氢能汽车走进寻常百姓家尚需“闯三关”

普及氢能汽车还需优化氢燃料电池核心技术、扩建加氢站、完善“1+N”政策体系

 

“在新一轮‘氢能热’下,中国氢能产业发展总体向好,产业链逐步完善,与国际先进水平差距逐步缩小,国内外合作也在进一步加强。”中国产业发展促进会氢能分会会长魏锁日前在国际金融论坛(IFF)2022年春季会议上介绍,氢能产业规模快速增长,氢能示范规模和应用场景进一步扩大,尤其是交通领域应用作为氢能产业发展先导,布局较快。

来自中国产业发展促进会氢能分会的统计数据显示,截至2021年12月,中国燃料电池车保有量近9000辆,加氢站建成总量已超过250座,氢在工业、建筑、分布式能源多个领域的应用,也都在加快布局。“氢燃料电池车既是推动氢能在交通领域大规模应用的突破口,也是推动氢气制备、储藏、运输等各环节不断完善成熟的驱动力。”魏锁指出,需要注意的是,氢燃料电池车在驶向发展的“快车道”时,也面临着诸多挑战。

中国工程院院士衣宝廉曾列出一系列数字:一是因为燃料电池发动机贵,导致一辆燃料电池车的售价是燃油车的2倍~3倍;二是加氢站建设费用比较高,每个加氢站建设成本为1200万元~1500万元,同时在加氢站加氢的费用也较高,达到60元~80元/公斤,只有降到30元/公斤以下才能和燃油车竞争。

因此,氢燃料电池车虽然正驶向发展的“快车道”,却至少要“闯三关”才能实现真正走进“寻常百姓家”,推动汽车产业脱碳,实现绿色可持续发展。这“三关”分别是——生产制造端,优化氢燃料电池核心技术;氢能供应端,扩建加氢站、增加绿氢供应量;政策监管端,完善“1+N”政策体系。

优化氢燃料电池核心技术

据了解,氢燃料电池系统和储氢系统大概占据整车成本的65%。因此,要想从生产制造端降低氢燃料电池车的成本,就必须降低燃料电池系统成本,实现燃料电池关键材料和部件国产化、批量生产,不断提高电堆的比功率,确保电池系统可靠性与耐用性。

而目前我国的氢燃料电池仍有部分核心组件和关键性技术依赖进口,导致国产氢燃料电池系统成本较高。随着氢燃料电池产能、国产化程度等方面的提升,将进一步释放其成本优势。我国氢燃料电池行业综合实力较强的供应商有上海重塑、亿华通、清能股份、捷氢科技、国鸿氢能、潍柴动力、新源动力、国电投氢能、未势能源等,国际上主要的氢燃料电池系统供应商有日本丰田、韩国现代、加拿大巴拉德、美国普拉格能源以及欧洲的Powercell、Intelligentenergy等。

据中国工程院院士欧阳晓平科研团队介绍,氢燃料电池系统的国产化程度已从2017年的30%提高到2020年的60%。预计到2025年,金属BPs可完全国产化,低功耗、高速、无油的空气压缩机进入小规模自主生产阶段;机械强度高、孔隙率均匀、抗碳腐蚀的碳纤维制备技术有望取得突破,大电流密度条件下的GDL水气通畅传质问题有望得到解决。

此外,随着成本逐步下降,氢燃料电池车的售价也有望与纯电动车“比肩”。据行业组织统计,2035年我国氢燃料电池系统的生产成本将降至2020年的1/5(约800元/kW);到2050年降低至300元/kW。

扩建加氢站增加绿氢供应量

“加氢”环节是连接上游制氢和下游应用的枢纽,尤其是加氢站的布局和普及在很大程度上决定了氢燃料电池车的产业化进程。

目前,我国加氢站数量全球领先,但仍未实现大规模普及,大多数加氢站暂未实现商业化运营,且加氢站的建设成本偏高。比如,加氢站三大核心设备,包括氢气压缩机、加注设备和储氢系统,其中,压缩机和加注设备分别约占我国加氢站投资额的32%和14%,且高度依赖于进口,是未来主要的降本点。

对于降低加氢站的建设成本,衣宝廉给出的建议是,要实现氢气压缩机、高压储氢瓶等国产化和批量生产,建油、氢、电合建站,从而大幅度降低加氢站建设费用。

此外,上游昂贵的“制氢—储氢—输氢”成本进一步传导到“加氢”环节。中国产业发展促进会氢能分会副秘书长、中国石化销售股份有限公司首席专家江宁表示,国内加氢站的氢气零售价格普遍为40元/kg~70元/kg,仍高于汽油成本。氢气价格降低在30元/kg以内时,燃料电池车TCO成本才低于燃油车和纯电车,届时氢燃料电池车才能展现其强劲的市场竞争力。

在优化氢气来源方面,衣宝廉表示,“关键在于‘绿氢’,有了绿氢,燃料电池就是氢转化为电的最适宜技术,会获得快速进展,特别是氢燃料卡车与商用车,用高比能量的燃料电池优于锂离子电池。商用车进展反过来还会促进燃料电池的进步和乘用车商业化。”

完善“1+N”政策体系

在实现脱碳目标和能源结构转型的大背景下,随着一系列政策的出台,氢燃料电池车行业也迎来转折点。尤其是“以奖代补”政策的实施,推动了氢能产业在全国范围内快速起步。2020年9月,五部门联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,提出取消以往“国补+地补”的补贴模式,由地方自主制定并实施产业发展奖励政策,因地制宜发展氢燃料电池产业,随后各省密集出台氢能规划。据了解,目前,全国有30个省份、150多个城市在其“十四五”规划中提及氢能发展,有50多个城市出台了地方氢能产业发展专项规划。

虽然各地方政府早已开始采用补贴手段推动氢能行业商业化,逐步落实消费者购车补贴、加氢站补贴及氢气补贴等,可在消费端的感受还并不明显。因为,目前氢燃料电池车主要应用在重卡、客车、叉车等商用车场景,乘用车领域才刚刚起步,未来仍需更多的政策支持。

今年3月,国家发展改革委发布的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》(以下简称《规划》)指出,要加快完善氢能发展政策和制度保障体系,到2025年,形成较为完善的氢能产业发展制度政策体系。

具体来说,接下来我国将在《规划》的引领下,聚焦氢能产业发展的关键环节和重大问题,在氢能规范管理、氢能基础设施建设运营管理、关键核心技术装备创新、氢能产业多元应用试点示范、国家标准体系建设等方面,制定出台相关政策,打造氢能产业发展“1+N”政策体系,有效发挥政策引领作用。随着氢能的补贴与鼓励政策逐渐被提上日程,氢能产业链有望迎来大范围的更新和成长,氢燃料电池车也将迎来大规模的使用和普及。

据行业组织预测,到2050年,氢能将承担全球18%的能源需求,创造超2.5万亿美元的市场,氢燃料电池车将占全球车辆的20%~25%。中国作为全球增长最快的经济体,对全球许下了“力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的环保承诺,发展氢能则是兑现这一承诺的重要抓手。

尤其是在交通领域,随着氢燃料电池系统的国产化进程加速、氢能供应体系的大规模普及,以及政府配套政策的落实,氢燃料电池车的采购成本和使用成本有望降到与电动车比肩甚至更低。届时,氢燃料电池车将掀起一阵更为猛烈的“氢风”,对整个汽车产业和消费者的日常出行,带来前所未有的改变。