對氫燃料電池公交車市場需求的研究①

姜揚

摘要：氫燃料電池公交車日益受到政策的支持和整車企業(yè)和零部件廠商的關(guān)注與青睞，得力于其獨特的工作原理，使它具有了安全、清潔可再生、能量轉(zhuǎn)化率高、充電時簡短續(xù)航里程長等優(yōu)勢，未來發(fā)展的市場廣闊。但是，在氫燃料電池公交車的發(fā)展中也遇到了氫存儲困難、加氫站建設(shè)成本高昂等瓶頸，導(dǎo)致氫燃料電池公交車仍處于試運行和小范圍應(yīng)用中。

關(guān)鍵詞：氫燃料電池;公交車;市場需求;

市場需求決定供應(yīng)，也決定了商品的發(fā)展方向。在公交車領(lǐng)域也是同樣的道理，隨著國家對節(jié)能減排和綠色環(huán)保的提倡，陸續(xù)出臺了眾多最新能源產(chǎn)品應(yīng)用的支持政策，其中包括新能源公交車的支持。新能源公交車作為人們?nèi)粘３鲂械闹匾ぞ撸翘岣呓】怠⒕G色生活的重要組成部分，因此以新能源公交車替代傳統(tǒng)燃油公交車的市場基礎(chǔ)廣大，發(fā)展前景利好。公交車市場的發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)燃油公交車到混合動力公交車再到新能源公交車以及代表最新技術(shù)的氫燃料電池公交車的演變過程，它的每次發(fā)展、變革都反映著技術(shù)水平的革新和公交車市場更迭的召喚。現(xiàn)階段公交車普遍應(yīng)用的主要動力來源，按照其發(fā)展進程依次是錳酸鋰電池的新能源公交車，磷酸鐵鋰電池的新能源公交車，鈦酸鋰電池的新能源公交車和處于試運行中的氫燃料電池公交車。各種動力來源的新能源公交車，經(jīng)過實踐的檢驗，其優(yōu)缺點日益突出。其中氫燃料電池因其更清潔、更安全、更便捷、更舒適的卓越性能，成為了最受行業(yè)關(guān)注和青睞的動力來源，預(yù)期的市場非常廣闊，也被稱為是21世紀(jì)最具潛力的新興能源。

要探索氫燃料電池的市場發(fā)展前景，首先要明確氫燃料電池發(fā)展歷程、工作原理以及它受到公交車市場青睞的理由。

一、氫燃料電池公交車的市場發(fā)展歷程

早在1939年英國William Robert Grove進行水的電解實驗時，得出水分解為氫氣和氧氣，由此想到其逆反應(yīng)，使氫氣和氧氣反應(yīng)就有可能產(chǎn)生電。為了進一步驗證這個想法，確定這個逆反應(yīng)是否會帶來電，他利用化學(xué)反應(yīng)過程，確鑿這一猜想，同時也生成了全世界公認(rèn)的第一個氫燃料電池。

在我國氫燃料電池車的應(yīng)用也是由來許久，在2008年北京奧運會和2010 年上海世博會上，氫燃料電池公交車就曾活躍在這兩個城市的街道上。近年來，國家大力發(fā)展新能源汽車，氫燃料電池車的商業(yè)化也得到了政策的大力支持，國家2020年前對燃料電池汽車補貼不退坡，同時各地政府也大力支持氫燃料電池市場的發(fā)展，燃料電池技術(shù)快速進步，整車成本不斷下降，我國燃料電池汽車市場的熱度正逐漸增高。中國石油、中國石化等大型能源企業(yè)也在積極布局氣源及加氫站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。福田、宇通、飛馳、申龍、銀隆等整車企業(yè)已經(jīng)走在燃料電池汽車開發(fā)的前列，部分樣車已上國家公告。廣東佛山、云浮、深圳，江蘇如皋、鹽城、蘇州，浙江安吉，遼寧撫順，四川成都，河南鄭州，河北張家口，山西大同等多個城市紛紛試運行氫燃料電池公交線路，我國的“氫能社會”已初見雛形。以河北張家口為例，在今年的6月12日，河北張家口發(fā)布了《氫能張家口 建設(shè)規(guī)劃（2019-2035）》，規(guī)劃到2021年，累計推廣各類氫燃料電池車1500 輛。 其中公交車?yán)塾嬐茝V1000輛。 張家口目前已建成2座加氫站，規(guī)劃在2019年增建5座，達(dá)成2020年累計建成加氫站21座。氫燃料電池在各城市公交車市場的發(fā)展和預(yù)期可見一斑。

二、氫燃料電池公交車的工作原理

氫燃料電池會受到公交車市場的高度接受和青睞，正因為其特有的工作原理。氫燃料電池的工作原理簡單說就是利用氫氣等燃料和空氣中的氧在催化劑的作用下，在電池中經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能來對汽車進行驅(qū)動。氫燃料電池氧化還原反應(yīng)的過程，實質(zhì)上也就是電解水的逆過程，并不涉及到燃燒等有危險的過程，并且唯一的產(chǎn)物是可以循環(huán)利用的水資源，因此氫燃料電池符合絕對安全和清潔環(huán)保的服務(wù)宗旨，成為新能源開發(fā)、利用領(lǐng)域的新寵，是新能源公交車市場乃至汽車領(lǐng)域市場的終極研究目標(biāo)。因此，氫燃料電池在公交車市場上的需求得到滿足后，可以迅速普及到乘用車市場。

三、氫燃料電池公交車的市場需求理由

（一）市場第一需求：安全

從前文的工作原理中，我們提到氫燃料電池的工作原理中并不設(shè)計燃燒等有危險的過程，因此我們可以判斷以氫燃料作為動力來源的新能源公交車是絕對安全的。安全是公交車市場對投入運行的公交車的基本要求，也是給乘坐人的基本保障，是以人為本的基本理念的體現(xiàn)。

（二）市場第二需求：清潔并可再生

氫燃料在運行中是氫氣和氧氣的電化學(xué)反應(yīng)過程，唯一生成物是可循環(huán)利用的水資源。因此氫燃料電池的原料不僅來源廣泛而且是可再生能源，這是非常符合綠色環(huán)保、節(jié)能清潔的市場需求的。

（三）市場第三需求：電池能量轉(zhuǎn)換率高

氫燃料電池在工作中由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其技術(shù)一旦成熟，其能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60～80%，為傳統(tǒng)燃油內(nèi)燃機的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，這樣的轉(zhuǎn)化率不僅大大減低了不可再生資源的消耗，也增加了人們生活環(huán)境的改善，提高了人們的生活質(zhì)量。在這一需求點上，是一舉多得，是氫燃料電池得寵于公交車市場的重要因素—降低成本。

（四）市場第四需求：加氫時間短續(xù)航里程長

氫燃料電池公交車加氫4分鐘，可續(xù)航300公里左右 ，加氫10分鐘，可續(xù)航500公里左右。相對國內(nèi)其他純電動汽車是具有優(yōu)勢的。新能源公交車線路固定，一般每日1次加氫即可滿足當(dāng)日公交系統(tǒng)的行程要求，大大降低了時間成本，因此從長遠(yuǎn)來看，氫燃料電池是公交車市場應(yīng)用的終極解決方案。

以上四點是公交車市場對投入運行產(chǎn)品的基本需求，在這四方面氫燃料電池不僅能滿足，而且能高質(zhì)量的滿足，這大大的增加氫燃料電池的市場競爭力。但也面臨著亟待解決的兩個問題。

四、氫燃料公交車市場需求阻礙

（一）市場需求待滿足之一：純氫的供應(yīng)和儲存困難

直接供氫的FCEV推廣普及的關(guān)鍵是純氫的供應(yīng)和儲存，雖然氫燃料電池不在燃燒密度范圍內(nèi)，是非常安全的新能源公交車動力來源，但用于氫燃料電池成分的氫氣，因其體積能量密度較低，遇明火易燃燒，具有一定的安全隱患。因此，氫氣的存儲對溫度、環(huán)境的潔凈度要求非常高，導(dǎo)致其存儲異常困難。

（二）市場需求待滿足之二：加氫站建設(shè)緩慢

為了保證直接供氫的FCEV用氫的需要，必須建造加氫站，這就增大了直接供氫的FCEV早日量產(chǎn)、普及的難度。當(dāng)前我們的加氫站規(guī)模小，且無法按照國際標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)3-5分鐘快速加氫，達(dá)不到商業(yè)化運營標(biāo)準(zhǔn)，壓縮機、加氫機等關(guān)鍵設(shè)備選型上受制于成本，追求低價，不能滿足長期可靠的運營要求。因此，加氫站的高昂成本在一定程度上延緩了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)速度。目前全國運營的加氫站只有不到100座，氫燃料電池應(yīng)用在公交車市場的大環(huán)境亟待優(yōu)化。

五、解決辦法

氫燃料電池在公交車市場上的發(fā)展是大勢所趨，但發(fā)展道路上也受到了氫存儲困難，加氫站建設(shè)成本高昂等問題的制約，對此這里也有幾點建議：

（一）對于氫存儲困難：氫燃料電池公交車的氫存儲場所與公交總站應(yīng)分開一段距離，在此基礎(chǔ)上，存儲設(shè)備要增設(shè)多重關(guān)閉閥門并在每層閥門處配置高精密的檢測儀，這樣一旦檢測到有閥門泄漏或者管道泄漏則自動關(guān)閉所有閥門并報警。這樣就杜絕了泄漏的氫氣與氧氣的接觸，預(yù)防了自燃或爆炸的可能，也知悉工作人員盡快對泄漏的氫氣進行處理。同時，為了多重保險，氫氣存儲場所必須嚴(yán)謹(jǐn)一切明火，并確保附近環(huán)境清潔、通風(fēng)。

（二）對于加氫站成本高昂：氫燃料電池的公交車加氫站與家用乘用車的加氫站不同，家用乘用車的加氫站完全可以依附中石油、中石化的成熟網(wǎng)點進行擴建加氫，但這并不能滿足氫燃料電池公交車的加氫需求，畢竟公交車的運行有其固定的線路。也正因此，氫燃料公交車的加氫站建設(shè)和推廣更具有可預(yù)見性。目前國內(nèi)的新能源公交車發(fā)展正處于純電動公交車替代傳統(tǒng)燃油車階段，這并不阻礙氫燃料電池公交車是公交車發(fā)展和追求的終極目標(biāo)，恰好為氫燃料電池公交車的商業(yè)化爭取了時間。成本高，來源于技術(shù)瓶頸在現(xiàn)階段還不能解決，因此，降低加氫站建造成本的第一要務(wù)就是加大研究院、高校和企業(yè)的協(xié)作，爭取技術(shù)突破。

（三）此外，一個不能忽視的問題是一旦氫燃料電池公交車量產(chǎn)后，替換下來的并未到報廢期的純電動公交車甚至是傳統(tǒng)燃油公交車該何去何從。對此，建議以出口的方式對替換下來的公交車進行消化和處理。東南亞國家與我國南部邊界毗鄰，其經(jīng)濟發(fā)展水平與我國仍有一定的差距，這種差距體現(xiàn)在方方面面包括公交車領(lǐng)域的發(fā)展上。因此，將替換下來的公交車妥善的出口給東南亞國家或者非洲各國，那么既為東南亞國家和非洲各國的日常出行帶來了先進的技術(shù)和設(shè)備，同時也緩解了我國對被替換公交車的處置壓力，所以出口是處置被替換公交車的一劑良方。

六、結(jié)語

綜上所述，公交車市場對氫燃料電池的需求和渴望是毋庸置疑的，其發(fā)展、普及就像歷史的車輪，滾滾而來，勢不可擋。即使發(fā)展過程遇到諸多阻礙，但因其市場前景廣闊，應(yīng)用利好于資源節(jié)約、科學(xué)環(huán)保等方面，得到國家政策的大力扶持和相關(guān)企業(yè)在技術(shù)上的積極探索與突破。建立在氫燃料電池為動力來源的公交車市場的發(fā)展水平，不僅代表著國內(nèi)汽車領(lǐng)域的動力技術(shù)水平，同時也是綜合國力的象征。目前國外各國也在積極尋找、探索氫燃料電池的最佳存儲和應(yīng)用之道，可以說在此方面我國仍處于領(lǐng)先之列。基于我國人口眾多，能源消耗需求大的基本國情，氫燃料電池的早日普及和應(yīng)用對我們更是意義重大。因此，我們要堅持氫燃料電池的技術(shù)創(chuàng)新不動搖，堅持氫燃料電池滿足公交車市場需求不動搖，堅持公交車市場的發(fā)展上水平持續(xù)領(lǐng)先不動搖。

參考文獻：

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