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产业化“试水” 氢燃料电池汽车驶向何方

导读: 今年以来,一些国家和主要汽车企业纷纷发布停售燃油汽车时间表,新能源汽车成为未来发展的主要趋势。相对纯电动汽车路线而言,效率更高、更节能环保的氢燃料电池汽车,被一些国家和企业认为是未来新能源汽车发展的一个方向。

今年以来,一些国家和主要汽车企业纷纷发布停售燃油汽车时间表,新能源汽车成为未来发展的主要趋势。相对纯电动汽车路线而言,效率更高、更节能环保的氢燃料电池汽车,被一些国家和企业认为是未来新能源汽车发展的一个方向。

近日,在广东省佛山市举行的第一届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品推介会上,展出了10款氢燃料电池汽车和诸多行业最新的技术成果,吸引了众多投资者的关注。氢燃料电池技术革新速度已超出市场预期,在纯电动汽车技术取得突破之前,氢燃料电池汽车能否后来居上,实现“变道超车”?《经济日报》记者对相关企业展开了调研采访。

与纯电动汽车形成有效互补

燃料电池技术与纯电动是两个技术方向,一定程度上起到互补作用。但是,氢燃料电池技术的创新正成为全球能源技术革命的重要方向

“你们是今天来参观的第三批客人。”自从国内首个商业化运营加氢站——佛山瑞晖加氢站9月份在佛山南海丹灶镇落成,加氢站站长李参成就成了大忙人,前来参观的人络绎不绝。这个加氢站投入运营,也意味着中国氢燃料电池汽车在产业化道路上又迈出了坚实的一步。

远看这个加氢站和常见的加油站似乎并无太大差别,记者走近观察发现,加氢站没有任何异味,且干净、整洁。整个加氢站由前向后分为加注区、储氢区、加压区3个区域,在加注区和储氢区之间由高中低3根不同压力的管道连接。氢燃料电池汽车通过加注区的加氢机加氢,视车型不同仅需3至10分钟便可加满。

相对于纯电动汽车,大众对于氢燃料电池汽车还知之甚少。国际能源署(IEA)发布的《氢能与燃料电池技术路线图》显示,氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能经过电化学反应直接转换为电能的发电装置,而氢燃料电池汽车本质上仍是电动汽车,氢气储存在车上的高压罐内,通过燃料电池将氢能转化成电能给汽车提供动力。

在佛山市,记者乘坐氢燃料电池公交车后发现,与燃油车相比,该车动力同样充足,没有明显的噪音;与纯电动汽车相比,该车多了一个和燃油车类似的排气管,但是从中喷射出来的除了零污染的热气外,只有水,这种水的水质甚至可以达到饮用标准。此外,氢气相较于电能更易储存、更易运输,且充填效率与传统汽油车相近,单次充填燃料后的续航里程也明显大于纯电动车

目前,氢燃料电池技术创新正成为全球能源技术革命的重要方向,在车用能源领域,氢能燃料电池被认为是实现车辆使用阶段“零排放”、全生命周期“低排放”的重要技术方案,是未来汽车产业技术竞争的制高点。越来越多的车企加入到了氢燃料电池车的研发当中,包括丰田、本田、现代等,这些车企生产的氢燃料电池车已经量产,并投放到了世界多地市场。

“燃料电池与纯电动汽车两种技术路径不存在谁好谁坏的比较,燃料电池技术与纯电动两个技术方向,会在相当长的一段时间并存,不管是用户的使用体验,还是配套基础设施方面,都会形成互补的局面。”广东泰罗斯动力汽车系统有限公司总经理张锐明认为。

国际氢能源委员会和麦肯锡发布的全球首份氢能源未来发展趋势调查报告显示,到2030年,全球需要提供1000万辆至1500万辆燃料电池乘用车以及50万辆燃料电池卡车行驶所使用的氢气。这无疑是个巨大的市场。

进入产业化“试水”阶段

技术门槛高、前期投资大、研发成本高是发展氢燃料电池汽车的难点所在。所以,在政策支持、技术攻关等方面还有很大的空间要改善

自从“十五”以来,我国连续4个五年计划启动新能源汽车科技研发专项,统筹部署了纯电动、混合动力、燃料电池汽车为主的动力系统和电池、电机、电控为核心技术的“三纵三横”研发布局,其中,针对氢能及燃料电池持续开展了大量技术攻关和产业化示范应用研究。

在政策助力下,中国氢燃料电池汽车产业取得了明显进展。在第一届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品推介会上,记者看到,数款氢燃料电池交通工具参展,包括小型乘用车、公交车、中小型商用车、有轨电车等;与此同时,上游厂商也带来了不少新产品。

“这是国内展示车辆数量最多、车型最全的一次氢燃料电池车辆专业展览。”全国氢能标委会秘书长王赓说。

记者统计发现,在氢动力户外展区,共展出了氢燃料电池汽车9辆、机车1辆,包括中车青岛四方的机车1辆、广东泰罗斯汽车动力系统有限公司的大巴车2辆、上汽大通的宽体轻客FCV80汽车1辆、日本丰田Mirai小轿车1辆、佛山(云浮)产业基地提供的小轿车、物流车、客车等共5辆。其中,上汽大通的FCV80汽车为首款搭载了氢燃料电池的商业宽体轻客,车内设有10余个座位,其储氢罐可以装下4.4公斤的高压氢气,实现430公里的续驶里程,一次加满氢气的时间在3至5分钟。

在产业馆,记者还了解到,沈阳斯林达安科新技术有限公司的高压储氢容器制造技术已经达到了国际先进水平,填补了国内空白。东方电气已掌握包括核心发电部件膜电极、发电主体电堆、系统辅助部件及智能控制在内的燃料电池动力系统全套核心技术并拥有其独立的自主知识产权。

布局一定数量的加氢站是氢燃料电池汽车推广的前提条件。为加快加氢站建设,在与推介会同期举行的第二届氢能与燃料电池产业发展国际交流会上,中石化、中石油宣布加氢加油合建站建设正式启动。其中,在佛山市南海区的合作项目将利用现有加油站增设加氢功能,可以有效、快速解决加氢站的规划布局和建设问题。

“当前,不少国内厂商都已开始布局氢燃料电池汽车产业,但是相关产业链离成熟还有一定距离,只能说现在进入了产业化‘试水’阶段。”爱德曼氢能源装备有限公司CEO龚靖坦言。

既然氢燃料电池汽车具有诸多优点,为什么多年来发展速度远远不如纯电动汽车?“纯电动汽车和氢燃料电池汽车的门槛完全不同,多数整车企业在氢燃料电池汽车方面没有开展实质性研发和产业化准备。”在龚靖看来,技术门槛高、前期投资大、研发成本高是发展氢燃料电池汽车的难点所在。

有如动力电池是纯电动汽车的“心脏”一样,氢燃料电池是氢燃料电池汽车的核心设备,也是成本占比最高的部分。燃料电池的核心技术质子交换反应过程需要铂族元素等催化剂实现。2007年,美国通用汽车公司曾投放了100台Equinox燃料电池轿车,其中每台车的铂用量为80克左右,这使得整车价格相当昂贵。

“由于技术的限制,目前燃料电池需要使用大量的金属铂,不仅价格昂贵,而且资源稀缺,我们正在努力减少铂的使用量,所以技术方面还有很大的空间要改善。”龚靖说。

氢燃料电池汽车推广的另一大障碍就是高成本和耐久性问题。氢燃料电池汽车价格一直居高不下,燃料电池系统的高成本增加了整台汽车的成本;同时,燃料电池动力系统作为车用的可靠性、耐久性都不如传统的柴油、汽油发动机,未来的主攻方向是如何在减小成本的同时延长使用寿命。

不过,《氢能与燃料电池技术路线图》指出,通过汽车动力方案成本之间的对比可以发现,与其他几种汽车供能方式相比,燃料电池汽车的价格虽然目前很高,但未来有很大的下降空间,到2050年可以下降到现在价格的55%左右,与纯电动汽车相差无几。

广东省佛山市副市长许国认为,加氢基础设施不足是当前氢能产业发展面临的最大阻碍,理顺和明确政府行政审批是我国加氢站建设的当务之急。“具体行政操作层面,基本上是空白。加氢站的行业行政主管部门对规划、立项、发放牌照的问题都很不明确。可以说,建设加氢站困难重重,只有地方大胆地先行先试。”许国说。

加大基础设施扶持力度

推动加氢站科学合理布点和对加氢站建设运营的行业监管,在基础设施、建设模式和标准建设等方面加强政策扶持

产业发展,基础先行。要让氢燃料电池汽车顺利走向市场,首先得在加氢站等基础设施建设上做文章。许国表示,政府需要持续加大对加氢站建设的扶持和推动力度,研究制定加氢站发展的总体规划布局,推动加氢站科学合理布点和对加氢站建设运营的行业监管,鼓励国有和社会资本参与加氢站的融资业务。

值得注意的是,加氢站建设模式将直接影响到加氢站基础设施网络布局。近年来,国外因地制宜探索出多种有效建站模式,比如,北美地区有太阳能现场制氢、加氢一体化的加氢站、移动式加氢站等。“加氢加油合建站可以解决土地、审核等问题,可以实现全国快速布局。”在上海氢枫能源技术有限公司总经理方沛军看来,未来,合建站也是一个较好的发展思路。

事实上,加油、加氢、充电的合建模式非常适合在中国推广。“现有加油站大多可增设加氢站,可在现有加油站基础上直接增建加氢设备,把数量庞大完善的加油网络快速升级为加氢网络,混合动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车的需求都能得到满足。”许国说。

加氢价格也将会是影响消费者选择的主要因素。目前,我国氢气的制备主要依靠化工厂的副产氢,但是存在提纯和资源分布不均衡的问题。电解水制氢可以获得高纯度的氢气,但是成本高、能耗大。对此,北京中电丰业技术开发有限公司董事长王德军表示,现在我国弃水、弃风、弃光情况严重,如果政府加大政策支持力度,鼓励企业使用可再生能源过剩电力制氢储能,不仅可以大幅降低制氢成本,还有利于清洁能源消纳。

在标准建设方面,国家标准化管理委员会副主任陈洪俊透露,将创建绿色发展研究中心,推动氢能国家示范基地建设,推广可复制的标准、经验和模式,创新标准实施模式,推行标准研制与研发同步。

对于氢燃料电池汽车的未来,科技部负责人表示,要深入开展基础研究,攻克关键技术,完善系统功能;提高产品质量,推动氢燃料电池全产业链体系的市场协同;强化跨产业、跨领域的产业协同应用,实现燃料电池汽车重大共性技术突破和工程化落地。

来源:经济日报

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