着眼未来能源产业变革 燃料电池迎来起飞“风口”

燃料电池汽车作为江南网页版登录入口官网下载 远途运输的最佳解决方案,正在逐步成为汽车产业革命的重点发展方向之一。在7月1-3日举行的2019世界江南网页版登录入口官网下载 大会上,燃料电池汽车技术路线再获多方关注与肯定。政产学研各界人士从氢能供给、燃料电池技术到燃料电池汽车应用等全产业链的发展趋势,深入探讨了氢能与可再生能源融合技术,以及未来实现氢能与燃料电池汽车全产业链绿色、低碳、零排放的途径。

顶层设计

从我国燃料电池产业政策来看,2006年到2014年属于推广阶段,国家只是将氢能及燃料电池写入发展规划之中,未出台补贴以及制定计划。在2014年发布的《能源发展战略行动(2014-2020年)》中,正式将“氢能与燃料电池”作为能源科技创新战略方向。2016年制定的《中国氢能产业基础设施路线图》中,产业规划目标更详细。

近年来,氢能产业发展逐步加速,我国目前已形成了京津冀、长三角、珠三角、华中、西北、西南、东北等七大产业集群,我国也是目前商用车推广数量最多的国家,从2016-2018年累计燃料电池汽车销量达到3428辆,在北京、张家口、上海、张家港、潍坊、武汉等地都开启了燃料电池商业化示范运行。在各示范运营区域,构建了集制氢、储氢、运输、加注和商业运营一体化的氢能体系。

2016年以来,以公交车、物流车为代表的商用车已陆续投放市场,我国氢能产业发展即将迈入商业化、规模化发展的阶段。进行相应的顶层设计,对产业发展将具有战略指导意义。在2019世界江南网页版登录入口官网下载 大会上,政府层面对燃料电池产业给予了很大关注。

国务委员王勇指出,当前中国汽车产业已经进入转型升级的关键时期。要大力推进电池革命,加快突破下一代锂电池、新体系电池和燃料电池等核心技术,大幅提高安全性、可靠性、稳定性。强化科学规划引导,进一步提升充电、加氢等设施发展水平。

全国政协副主席、中国科协主席万钢则建议积极推进燃料电池汽车的产业化。他认为,相对于远程公交、城际物流、长途运输等交通方式,燃料电池汽车具有清洁零排放、续驶里程长、加注时间短的特点,是适应市场需求的最佳选择。虽然我国氢能源丰富,但受基础设施的制约,燃料电池汽车产业化速度受到一定限制。因此,下一步要继续加强对氢能优势区域进行氢能的全体系建设。

按照《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》的规划,我国到2020年率先实现氢能汽车及加氢站的规模化推广应用,达到保有1万辆燃料电池运输车辆;到2030年,燃料电池车辆保有量达到200万辆。关于未来的江南网页版登录入口官网下载 发展路径,工信部副部长辛国斌在大会介绍《江南网页版登录入口官网下载 产业发展规划(2021-2035年)》编制的总体思路中提到,要兼容多种技术路线发展。

科学技术部副部长王曦明确表示,科技部将在“十三五”规划的基础上聚焦商用车、氢燃料电池、储氢、加氢、制氢技术的研发。

产业链准备

上汽集团作为中国最大的江南网页版登录入口官网下载 企业,发展江南网页版登录入口官网下载 全面布局、持续发力,着力核心技术的突破,特别是在燃料电池汽车发展方面走在国内的前列。上汽集团总裁陈志鑫强调,要全面加快燃料电池产业化落地,计划未来的高端轿车、轻型汽车、重型公交和商用卡车和商用车型推出更多的燃料电池新品。

北汽集团董事长徐和谊表示,北汽将推动技术多元化,氢燃料电池技术迎来风口,商业化示范应用已经蓄势待发。北汽福田已经获得了国内首张氢燃料电池客车牌照,在交付车辆数量、示范运行里程等方面也处于行业领先地位。特别是由北汽牵头建设的国家江南网页版登录入口官网下载 技术创新中心——实现多元化燃油车替代技术的创新突破,正是国创中心打造世界级江南网页版登录入口官网下载 技术创新高地的核心领域之一。

在长安汽车总裁朱华荣看来,由于多技术路线的匹配存在诸多技术难题,对于企业来说,不仅要针对不同技术路线规划具体产能,还要在发展传统燃油车的同时,储备纯电动、混动、氢燃料等多种技术,难免应接不暇,成本和投入产出面临挑战。

随着政策的进一步支持与技术的加快突破,国内燃料电池关键零部件也实现了不同程度的国产化。据亿华通董事长张国强介绍,目前亿华通已经形成了从控制器、DCDC、氢系统、燃料电池发动机到开发测试台的纵向一体化产品研发体系。今年年底燃料电池发动机生产线将达到1万台,新引进的电堆质子膜生产线项目年底也有望投产。在刚刚发布的工信部第320批新车公告中,燃料电池车型有89款,搭载亿华通发动机的有23款。

巨头布局

伴随着欧美日韩等地区的氢能产业规划陆续出台,全球范围氢能社会的构建日渐明晰。

现代汽车集团(中国)副总裁李赫埈在大会上表示,氢能是人类社会最理想的新能源,现代汽车多年来一直在研发氢燃料电池车技术并投入巨资,成为全球第一家实现氢燃料池商用化的车企,并成功开发了100多种核心零部件,2018年,新一代氢燃料电池车NEXO的上市,更是向世人诠释了未来环保汽车的发展方向。到2030年,现代汽车燃料电池车的年产销目标要达到50万辆。

丰田汽车中国投资有限公司技术总监汤田修事认为,氢能源可以利用多种能源生产,并且能够通过使用氢气来实现能源的灵活性。1992年,丰田开始燃料电池汽车的研发,同时还开发了燃料电池系统。经过了20年发展,丰田正在努力降低乘用车成本,然后关注商用车辆的研发制造,这种战略会产生一定的协同效应,对氢能源的部署,特别是基础设施的增加有一定帮助。

大众汽车集团CEO迪斯的观点保持谨慎乐观:“从中长期来看,燃料电池或合成燃料将变得更加重要,它们尤其适合搭载于长续航里程的电动汽车。”他认为,目前无论燃料电池还是合成燃料,都无法以合理的价格或工业规模获得。此外,还须为燃料电池汽车额外建立全新的基础设施。只有氢气成为过剩的可再生能源,这项技术才将成为真正的替代品。

宝马集团研发董事傅乐希表示,宝马集团的战略目标一直期望在可持续出行方面取得技术和创新的领导地位,氢燃料电池就是六个核心领域之一。宝马的燃料电池技术将在轻型和重型汽车上展现出比乘用车更大的优势。

制约瓶颈

世界江南网页版登录入口官网下载 大会科技委员会联合主席、清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高在大会上介绍,中国是燃料电池商用车推广的领先国家,现在实际运行的估计有2000辆左右,采用燃料电池混合动力技术比较成功。中国目前的氢产量完全能满足到2035年的供氢需求,“我国目前副产氢和弃光、弃风、弃水的电至少做到500万吨,有人说是800万吨甚至1000万吨。”

欧阳明高还表示,燃料电池发动机技术面向2035年,同样可以满足规模应用需求,再过5年将会趋于成熟。近几年中国燃料电池进展非常快,膜电极、电堆、发动机的全产业链已经打通,全球资源正向中国汇集。

产业要发展,仍然面临诸多问题与挑战。欧阳明高认为,氢燃料电池商用车产业链的制约瓶颈不在两头,而在中间,即车下运氢、车载储氢和氢能加注。商用车对燃料成本非常敏感,同时耗氢量大,意味着车载氢瓶多,在动力系统中体积最大,安全最敏感,成本变为最高。此外,加氢占用加氢站时间长,占地面积大,商用车本来体积就大,还需要安全距离,使单站服务车数量减少为乘用车的1/3以下。

燃料电池元老、中国工程院院士衣宝廉从燃料电池汽车产业与技术的角度深入分析了目前我国燃料电池汽车技术的短板及产业化发展瓶颈。他表示,目前我国燃料电池汽车已进入市场导入阶段,取得可喜的成绩,燃料电池汽车示范运营在全国范围内开展,燃料电池的功率密度已有较大幅度提升。但我国燃料电池系统可靠性与耐久性与国际先进水平仍存在差距,尤其是燃料电池关键材料如电催化剂,质子交换膜、碳纸等国产化能力弱,制约产业发展。针对我国燃料电池汽车技术发展现状,衣宝廉院士提出要尽快完善燃料电池的产业链,建设燃料电池关键零部件如碳纸、质子交换膜等的国产化能力;在提高可靠性和耐久性方面,要深入研发电堆的衰减机理,开发抗腐蚀、稳定的新材料。

结 语

在今年3月李克强总理的《2019年国务院政府工作报告》中,明确提出了“推动充电、加氢等设施建设”,这也是氢能首次被写入政府工作报告。随着我国氢能与燃料电池产业链进一步完善,核心关键技术逐步取得突破,我国氢能与燃料电池汽车产业必将释放巨大的潜力。未来燃料电池汽车以其独特的技术特点和清洁环保的特性将逐渐成为我国江南网页版登录入口官网下载 产业的重要组成部分。