補位者的長與短

甄文媛

先與純電論短長

作為國家欽定的新能源汽車“三縱”技術路線之一，相比純電動與插電式混動汽車，氫燃料電池汽車的步子顯然看起來略慢一些。在另外兩種車型國內(nèi)銷量占比突破1%時，氫燃料電池汽車似乎終于走到了示范運行的門口，成為近兩年來更受資本熱捧和行業(yè)關注的新焦點。

經(jīng)過數(shù)年發(fā)展，新能源汽車特別是純電動汽車在應用上的一些缺點正越來越突出，特別是充電時間、續(xù)航里程、環(huán)境適應性、鋰電池能量密度及衰減等問題。這就導致了純電動技術在大型物流車、運輸工程車等一系列應用場景中受限。而更令行業(yè)焦慮的是，短期內(nèi)實現(xiàn)技術突破的可能性并不大。

相比之下，氫燃料電池汽車的能源補給時間短，與燃油車加油大致相當，運行效率較高。在續(xù)航里程上，氫燃料電池汽車一次加滿氫后可跑500-1000km。而且，氫燃料電池汽車與純電動汽車一樣可以做到使用過程中零排放，更重要的是到報廢時也不存在污染問題。在使用環(huán)境上，氫燃料電池汽車的應用范圍更廣，特別是可以滿足北方冬天低溫城市的使用需求，不存在純電動汽車在過低溫度下難以啟動或續(xù)航衰減太快等問題。

但在乘用車特別是轎車領域，燃料電池轎車的總體積會大于純電動車型。因為燃料電池動力系統(tǒng)包括儲氫瓶、燃料電池發(fā)動機和輔助電池等。這對燃料電池在轎車領域的應用是一個挑戰(zhàn)。而且，據(jù)測算，擁有長續(xù)航優(yōu)勢的燃料電池轎車一次加氫的續(xù)駛里程至少要在500公里之上才能與同等純電動車型的成本持平，貨車類至少要在200公里以上，否則在成本上并不占優(yōu)勢。

“凡是純電動能干的事，不要用燃料電池，因為性價比很難競爭。”清華大學教授、中國科學院院士歐陽明高指出，燃料電池應當干純電動不適合的領域，比如商用車、長途卡車等，特別是在北方冬季運行的大客車、物流車等。所以氫燃料電池更適合取代柴油機。

這些恰恰都成了氫燃料電池汽車的發(fā)展機會。避開與經(jīng)營多年的純電動、插電式混動路線的直接競爭，氫燃料電池汽車采取錯位競爭策略，以補位者的角色與其他新能源車型一起在各個細分領域完成對傳統(tǒng)燃油車的替代。

在當前國內(nèi)儲能電池電動汽車尚未完全站住腳、燃料電池汽車方興未艾的情況下，一些車企和社會輿論面對兩種技術路徑非常糾結、不知所措。中國電動汽車百人會理事長陳清泰認為，正確認識兩條技術路線的關系至關重要：“從中長期來說，這兩條技術路線各有優(yōu)勢，是互補的關系。在不同的場景各有優(yōu)劣，不是簡單的替代關系。從已知的全球主要國家和主要汽車公司的戰(zhàn)略布局來看，2030年之前乘用車電動化的發(fā)展主體仍然是儲能電池汽車，到2030年大公司的電動汽車平臺產(chǎn)能將會達到百萬輛，甚至數(shù)百萬輛級，而燃料電池汽車則仍為數(shù)萬、或者是數(shù)十萬輛。要正確引導有效資源的合理配置，實現(xiàn)梯級發(fā)展，防止顧此失彼。”

氫燃料電池汽車的中國機會

從能源角度看，中國擁有制氫及基礎設施建設的優(yōu)勢。例如資料顯示，國內(nèi)工業(yè)副產(chǎn)氫豐富，2018年產(chǎn)量已經(jīng)達到800萬噸。而每年浪費掉的1000億度可再生能源發(fā)的電，可生產(chǎn)200萬噸氫氣。在高壓儲氫上，中國制成了全球容積最大的儲氫罐。

在氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)基礎方面，同濟大學燃料電池汽車技術研究所所長章桐表示，目前國內(nèi)已經(jīng)建立了具有自主知識產(chǎn)權的氫燃料電池汽車動力總成技術平臺，形成了燃料電池發(fā)動機、動力電池、DC/DC變速器、驅(qū)動電機、儲氫與供氫系統(tǒng)等關鍵零部件配套研發(fā)體系，同時也具備了百輛級燃料電池整車生產(chǎn)能力，并實現(xiàn)了大規(guī)模示范運營。“純電動與混動汽車的發(fā)展為燃料電池汽車解決了蓄電池、電機、電控等關鍵技術、部件的成本、可靠性等重要問題，奠定了電氣化的產(chǎn)業(yè)基礎。”章桐特別提到，（二者）電氣架構一樣，公用平臺化優(yōu)勢突顯，并不對立，不存在誰要代替誰的問題。從產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略角度上，可以保障中國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、以純電驅(qū)動為主的可持續(xù)發(fā)展、避免走回頭路的風險。

章桐認為，無論從國家政策、產(chǎn)業(yè)鏈、整車企業(yè)的積極性、還是當前能源架構調(diào)整、氫氣來源的多元化等條件看，氫燃料電池汽車非常適合在中國發(fā)展。特別是政策紅利，國家在這方面的政策上的戰(zhàn)略定力非常好，從中央政府到地方政府都有相關的支持政策。

三大發(fā)展瓶頸待解

“這兩者（純電動汽車與氫燃料電池汽車）從技術成熟度、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和基礎設施來看，處在不同階段，呈梯級發(fā)展態(tài)勢，儲能電池電動汽車的產(chǎn)業(yè)鏈已趨于成熟，基礎設施基本形成，生產(chǎn)成本開始接近市場可接受的程度，總體上進入了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的階段。”陳清泰指出，相比之下，燃料電池汽車正開始進入示范生產(chǎn)和應用階段，產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié)生產(chǎn)成本比較高，基礎設施也在建設，距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還有一段距離。

目前，氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)進一步發(fā)展，業(yè)內(nèi)普遍認為，主要還有三大發(fā)展瓶頸。

一是在能源供給方面，加氫站數(shù)量嚴重不足，與能源相關的環(huán)節(jié)也存在一系列問題。相比純電動汽車遇到的充電樁（站）不足的問題，氫燃料電池汽車的能源供應和加氫站建設要復雜得多。

據(jù)了解，氫能源的利用從氫的制備開始，包括儲存、運輸，到最后分配、使用等一系列環(huán)節(jié)，整個產(chǎn)業(yè)鏈需要氫能源在各個領域都有相應的支撐，但目前一些環(huán)節(jié)尚有不少難題待解。中國工程院院士楊裕生曾不止一次公開質(zhì)疑，比如在制氫環(huán)節(jié)，通過氯堿工藝產(chǎn)生的副產(chǎn)氫雖可以用，但是里面有少量的氯氣、氧氣，純化到0.2個PPM的代價非常高，耗能過多。而且，氫的安全運輸、分布、儲存都有技術問題。

二是從車輛產(chǎn)業(yè)角度看，國內(nèi)氫燃料電池汽車的成本、壽命、可靠性與耐久性等產(chǎn)品的重要指標尚未達到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化應用的程度。武漢理工大學首席教授潘牧表示，從性能角度講，燃料電池有三座大山，性能、壽命、成本。目前燃料電池與純電動相比雖然在一些應用場景中成本很高，但最大的問題是壽命。

楊裕生也指出，燃料電池的壽命在實驗室可以做到一萬甚至兩萬小時，真正上路卻實現(xiàn)不了。“因為價格高、制作復雜，造成燃料電池耗能遠比內(nèi)燃機高。還有鉑資源，不用鉑金的催化劑是世界難題，現(xiàn)在正在攻克，這些問題都要經(jīng)過長期的研究才能解決。”

關于成本，據(jù)新源動力股份有限公司工程應用事業(yè)部運營總監(jiān)李漢斌透露，2018年，燃料電池的成本相比2008年已經(jīng)下降了80%，但是目前這個下降的水平還遠遠不夠。根據(jù)測算，到十萬輛級別時成本可能做到每千瓦600-700元，但是這個目標離美國DOE水平（在系統(tǒng)層面做到每千瓦200-300元），還有很長的路要走。

一系列問題都需要通過關鍵技術、核心零部件和重要材料取得突破才有望解決。“關鍵材料、核心部件、系統(tǒng)和整車我們都有。”章桐指出，但是這里面存在一個巨大的問題，目前所有的關鍵材料和零部件，特別是從產(chǎn)業(yè)鏈的上游來說，我們不缺實驗室技術，我們?nèi)钡氖桥炕纳a(chǎn)技術。

甚至有其他專家指出，目前行業(yè)中一些位居世界前列的研究只能在實驗室相對理想的環(huán)境下實現(xiàn)，其可靠性以及可操作性在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中未必能夠完全實現(xiàn)。中國與國際最先進水平的差距，在20-30年之間。而另一個令行業(yè)內(nèi)外人士擔心的問題是，一些材料和核心零部件還嚴重依賴進口。李漢斌表示，我們現(xiàn)在電堆的關鍵原材料，能夠達到長壽命、高可靠的使用要求的基本依賴進口，比如膜、催化劑、炭質(zhì)等，目前也在同步進行國產(chǎn)化工作。

三是在頂層設計上，雖然目前國內(nèi)從中央到部分地方省市陸續(xù)頒布了針對氫能源產(chǎn)業(yè)包括氫燃料電池汽車的一系列支持政策和發(fā)展規(guī)劃，但仍有一些重要環(huán)節(jié)需要從頂層設計角度加以引導甚至實現(xiàn)突破。相比氫能源的整個產(chǎn)業(yè)鏈，氫燃料電池汽車只是能源利用的一個出口、終端。

目前，與燃料電池汽車整個產(chǎn)業(yè)相配套的法律法規(guī)，從上游制氫、儲氫、運氫、加氫，包括加氫站的建設審批流程、標準規(guī)范、驗收等，國內(nèi)雖有卻還不夠完善。例如一直以來國內(nèi)將氫氣作為易燃易爆品管理，相關企業(yè)需投入更多硬件設施，并在運作中遵守更嚴苛的標準，硬件和運營成本也相應增加。1公斤副產(chǎn)氫出廠價僅十幾元，到用戶手上價格已翻了數(shù)番達到70元左右，還有關于液氫的使用范圍和相關規(guī)定，氫瓶的年檢等，許多基礎條件尚不完備。