氫燃料電池汽車發(fā)展趨勢(shì)分析

郜昊強(qiáng),宋業(yè)建

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司,安徽合肥 230000)

0 引言

氫能是一種高效清潔能源，易獲得、易存儲(chǔ)、易運(yùn)輸、且使用無(wú)污染。在中國(guó)石油對(duì)外依存度超過(guò)68%，碳排放和有害氣體排放日益增長(zhǎng)的今天，氫能受到能源行業(yè)的廣泛關(guān)注，尤其是在汽車領(lǐng)域，氫能與電能被視為未來(lái)替代能源的最優(yōu)選擇。

1 氫燃料電池汽車發(fā)展政策概述

1.1 中國(guó)氫燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃

2016年10月26日，中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》。路線圖中規(guī)劃：從2020年到2030年，燃料電池汽車逐步由示范運(yùn)行向大規(guī)模推廣應(yīng)用發(fā)展；2020年、2025年和2030年，中國(guó)燃料電池汽車規(guī)模將分別達(dá)到5 000 輛、5 萬(wàn)輛以及百萬(wàn)輛。

1.2 中國(guó)氫燃料電池汽車補(bǔ)貼政策

2018年2月13日，四部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》。通知規(guī)定：燃料電池乘用車按照搭載燃料電池系統(tǒng)的額定功率進(jìn)行補(bǔ)貼(電堆系統(tǒng)額定功率不低于電機(jī)額定功率的30%，且不小于30 kW)，燃料電池客車、貨車采取定額補(bǔ)貼。表1為中國(guó)氫燃料電池汽車補(bǔ)貼政策。

表1 中國(guó)氫燃料電池汽車補(bǔ)貼政策

1.3 中國(guó)氫燃料電池汽車積分政策

2017年9月28日，工信部、財(cái)政部等聯(lián)合發(fā)布《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》(雙積分正式管理辦法)，其中涉及到燃料電池汽車積分政策。燃料電池乘用車為線性積分，即：

A=0.16P

式中：A為燃料電池乘用車標(biāo)準(zhǔn)車型積分；P為燃料電池系統(tǒng)額定功率。

圖1為中國(guó)氫燃料電池汽車積分政策。

其技術(shù)要求：

(1)燃料電池乘用車?yán)m(xù)航里程不低于300 km；

(2)燃料電池系統(tǒng)功率不低于驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率的30%；

(3)燃料電池系統(tǒng)額定功率不低于10 kW。

其注意事項(xiàng)：

滿足圖1所述條件的車型積分按照標(biāo)準(zhǔn)車型積分的1倍計(jì)算；不滿足圖1所述條件的車型積分按照標(biāo)準(zhǔn)車型積分的0.5倍計(jì)算, 積分僅限該企業(yè)使用。

圖1 中國(guó)氫燃料電池汽車積分政策

2 國(guó)內(nèi)外氫燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車公告分布

截至工信部第308批公告，進(jìn)入公告的燃料電池車型涉及到9家客車企業(yè)(分別是宇通、福田、申龍、蜀都、開(kāi)沃、中植汽車、飛馳、青年、金龍)、一家輕客(上汽大通)、兩家物流車(東風(fēng)、奧新新能源)。圖2為公告車型分布。

圖2 公告車型分布

從車型分布來(lái)看，公告車型全部集中在商用車領(lǐng)域。主要為客車，其次為中卡，輕客僅有一款。

這種車型分布與氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相吻合。當(dāng)前處于示范運(yùn)行階段，還沒(méi)有形成相對(duì)成熟的商業(yè)模式。

2.2 國(guó)內(nèi)外氫燃料電池汽車技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)比

從整車角度來(lái)看,國(guó)內(nèi)外氫燃料電池汽車技術(shù)核心主要在于兩點(diǎn):電堆功率和儲(chǔ)氫罐壓力。目前國(guó)內(nèi)電堆功率不夠，只能采用Plug-in構(gòu)型，不能采用全功率構(gòu)型；同時(shí)儲(chǔ)氫罐技術(shù)落后，國(guó)內(nèi)70 MPa氣罐目前還沒(méi)有成熟的量產(chǎn)產(chǎn)品。

從終端售價(jià)來(lái)看，氫燃料電池汽車遠(yuǎn)超過(guò)純電動(dòng)汽車，市場(chǎng)接受度受限。表2為國(guó)內(nèi)外氫燃料電池汽車技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)比。

表2 國(guó)內(nèi)外氫燃料電池汽車技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)比

表3為核心零部件技術(shù)對(duì)比。從核心零部件角度來(lái)看，國(guó)內(nèi)外氫燃料電池系統(tǒng)性能差距非常明顯，存在代差。而且氫燃料電池的核心技術(shù)“質(zhì)子交換膜”全球僅有美國(guó)杜邦公司可以提供，核心技術(shù)受制于人。

另外，氫燃料電池系統(tǒng)的壽命僅有5 000 h，離實(shí)際需求仍有較大差距。綜合來(lái)看，氫燃料電池系統(tǒng)仍然是一種實(shí)驗(yàn)室技術(shù)。

表3 核心零部件技術(shù)對(duì)比

2.3 國(guó)內(nèi)外氫燃料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀對(duì)比

截止2017年年底，全球加氫站保有量為328 個(gè)。到2020年，日本計(jì)劃共完成160 個(gè)加氫站的建設(shè)；韓國(guó)共完成80 個(gè)；德國(guó)共完成100 個(gè)。圖3為全球加氫站分布圖。

圖3 全球加氫站分布

圖4為中國(guó)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

圖4 中國(guó)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃

截止2018年2月，我國(guó)已建成及在建的加氫站共31 個(gè)，正在運(yùn)營(yíng)的有12 個(gè)，在建有19 個(gè)。計(jì)劃到2020年，加氫站數(shù)量達(dá)到100 個(gè)；燃料電池車輛達(dá)到5 000 輛；到2030年，加氫站數(shù)量達(dá)到1 000 個(gè)，燃料電池車輛保有量達(dá)到100 萬(wàn)輛；到2050年，加氫站網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成，燃料電池車輛保有量達(dá)到1 000 萬(wàn)輛。

3 車用能源發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

2030年前，車用能源將仍然以石油燃料為主(HEV構(gòu)型；占50%份額)；電動(dòng)汽車快速發(fā)展，將會(huì)占據(jù)重要份額(EV與PHEV構(gòu)型；占40%份額)；氫能汽車將在2025年度過(guò)產(chǎn)業(yè)孵化期，快速發(fā)展，但2030年其所占份額極低(Plug-in構(gòu)型；約占2.5%份額)。表4為車用能源發(fā)展態(tài)勢(shì)分析。

表4 車用能源發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

4 總結(jié)

(1)當(dāng)前，國(guó)內(nèi)參與研發(fā)氫燃料電池汽車的企業(yè)包括宇通、上汽、福田、東風(fēng)等。公告車型全部集中在商用車領(lǐng)域，主要為客車，其次為中卡，輕客僅有一款。這種車型分布與氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相吻合。主要依托于國(guó)家科技進(jìn)步項(xiàng)目開(kāi)展技術(shù)研究，還沒(méi)有形成相對(duì)成熟的商業(yè)模式。

(2)當(dāng)前，國(guó)際上在氫燃料電池汽車領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平的是日本的豐田、本田以及韓國(guó)的現(xiàn)代。主要集中在乘用車領(lǐng)域，但同樣處于示范運(yùn)營(yíng)階段，沒(méi)有大規(guī)?；茝V。

(3)從國(guó)內(nèi)外技術(shù)對(duì)比來(lái)看，最為核心的電堆功率和高壓儲(chǔ)氫罐，我國(guó)較為落后，存在代差。如果強(qiáng)行發(fā)展氫燃料電池汽車，不可避免的在核心技術(shù)上受制于人。從氫燃料電池本身來(lái)看，當(dāng)前壽命僅有5 000 h，離實(shí)際需求仍有較大差距。

(4)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展嚴(yán)重依賴于加氫站的建設(shè)。短期來(lái)看，不能形成全國(guó)范圍內(nèi)的加氫站網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際使用受限，只能在重點(diǎn)地域進(jìn)行推廣(加氫站與加油站類似，但充電樁不同，可以車位安裝)。

(5)從國(guó)家對(duì)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃來(lái)看，2020年到2025年是示范運(yùn)行階段，主要依托于政策推動(dòng)；2025年到2030年是快速發(fā)展階段，依托于政策和企業(yè)共同推動(dòng)；2030年到2050年是快速普及階段，整車、企業(yè)與市場(chǎng)共同推動(dòng)；在2050年，通過(guò)氫燃料電池汽車與純電動(dòng)汽車共同實(shí)現(xiàn)汽車零排放。

(6)從車用能源發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，2030年以前，石油燃料仍然占據(jù)主流；電能占比將迅速攀升，預(yù)計(jì)在2025年綜合成本及使用便利性方面超過(guò)燃油車；氫能占比極低，且對(duì)于燃油車和電動(dòng)車不能形成市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。