我國氫燃料電池乘用車的發(fā)展現(xiàn)狀及建議

趙云峰 宋欣蔓 李榕杰 楊武雙

摘 要：為促進我國氫燃料電池乘用車的發(fā)展，本文通過市場調(diào)研、企業(yè)研究及數(shù)據(jù)分析等方法，分析了我國氫燃料電池乘用車發(fā)展的現(xiàn)狀，指出了我國氫燃料電池乘用車存在著整車主要技術(shù)參數(shù)與國外產(chǎn)品差距大、核心零部件性能仍需要進一步提高、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈仍不完善以及氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施需要進一步協(xié)調(diào)發(fā)展等問題，這些問題表明我國氫燃料電池乘用車的發(fā)展仍然處于初級階段，基于這一觀點，提出了加快發(fā)展我國氫燃料電池乘用車的一些建議。

關(guān)鍵詞：氫燃料電池乘用車;產(chǎn)業(yè)鏈;發(fā)展;建議

氫燃料電池乘用車是我國新能源汽車發(fā)展的主要方向之一，雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，但總體上發(fā)展水平仍然落后于國外。為促進我國氫燃料電池乘用車的發(fā)展，本文通過市場調(diào)研、數(shù)據(jù)分析、政策研究以及對國內(nèi)外重點企業(yè)的跟蹤，對我國氫燃料電池乘用車發(fā)展的現(xiàn)狀及問題進行了分析，并提出了相關(guān)建議。

1 國內(nèi)外燃料電池乘用車發(fā)展的現(xiàn)狀

氫燃料電池乘用車以車載氫氣為主要能量來源，通過化學(xué)反應(yīng)將氫氧中的電化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能[1]，配合動力電池系統(tǒng)，通過電驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)整車動力輸出。具有零排放、效率高、續(xù)航里程長、燃料加注快（與燃油車相當(dāng)）等優(yōu)點，是未來發(fā)展趨勢之一。

美國、歐盟、日本、韓國等著眼于未來長期經(jīng)濟和社會的發(fā)展，依據(jù)各自的國家能源戰(zhàn)略推進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫燃料電池技術(shù)及其在汽車上的推廣應(yīng)用是這些國家氫能戰(zhàn)略的重要組成部分。這些發(fā)達國家普遍瞄準(zhǔn)二十年以后的氫能經(jīng)濟。國外的一些企業(yè)如豐田、本田、戴姆勒、現(xiàn)代、通用等均有氫燃料電池乘用車發(fā)布或上市，部分車型如豐田Mirai、現(xiàn)代Nexo、本田Clarity等一次加氫可行駛的里程可達600km以上（不同的車型版本及工況標(biāo)準(zhǔn)下續(xù)航里程可能有差別），基本與燃油車相當(dāng)。其中，豐田的Mirai目前是全球銷量最好的氫燃料電池乘用車，截止到2019年11月，累計銷售已經(jīng)突破1萬臺[2]。

我國近年來逐漸重視氫燃料電池的未來潛力，《國家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》發(fā)布氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展目標(biāo)及技術(shù)研發(fā)路線，標(biāo)志著氫燃料電池產(chǎn)業(yè)已被納入我國國家能源戰(zhàn)略。尤其是2018年5月，李克強總理參觀豐田氫燃料電池車后，多部委成立氫燃料電池聯(lián)合小組，政策加速出臺、示范運行項目增多、產(chǎn)業(yè)鏈投資熱度顯著提升、技術(shù)及關(guān)注熱度也逐步提高。2020年4月份，財政部、工信部、科技部、發(fā)改委明確提出要將氫燃料電池汽車從之前的購置補貼改為“以獎代補”的方式。截至2019年底，我國累計推廣燃料電池汽車超過6500輛（含氫燃料電池商用車），建成加氫站超過50座，形成初創(chuàng)企業(yè)400多家[3]。雖然目前我國氫燃料電池乘用車仍處在起步階段，但中國的發(fā)展規(guī)劃比較遠大，根據(jù)《中國制造2025》規(guī)劃，到2030年將實現(xiàn)一百萬輛燃料電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用[4]。

根據(jù)國內(nèi)氫燃料電池乘用車企業(yè)研發(fā)起步時間、研發(fā)成果、項目團隊規(guī)模等維度，國內(nèi)氫燃料電池乘用車企業(yè)可以分為三個梯隊：上海汽車起步早，且有榮威950燃料電池轎車約幾十臺的批量示范運行，可列為第一梯隊;一汽集團和長城汽車的燃料電池汽車項目，研發(fā)投入相對較早，且研發(fā)團隊有一定的規(guī)模和研發(fā)成果，可位居第二梯隊;國內(nèi)其他車企如廣汽、吉利、東風(fēng)、長安等企業(yè)為第三梯隊。雖然國內(nèi)已經(jīng)有較多的企業(yè)開展研究，但與國外車企相比，還有很多的提升空間。我國氫燃料電池乘用車的發(fā)展還有很長的道路要走。

2 我國氫燃料電池乘用車發(fā)展的主要問題

2.1 氫燃料電池汽車主要技術(shù)參數(shù)與日韓相比差距較大

與日韓企業(yè)均有氫燃料電池乘用車在市場上銷售相比，我國氫燃料電池乘用車的市場推廣比較晚，且主要以區(qū)域示范運行為主。表1列出了豐田Mirai、本田Clarity、現(xiàn)代NEXO、上汽榮威950等車型的主要參數(shù)，其中豐田Mirai、本田Clarity、現(xiàn)代NEXO為上市車型，上汽950為示范車型。從該表可以看出，在整車的續(xù)航里程、百公里加速時間、儲氫質(zhì)量、電堆功率等參數(shù)的對比上，國內(nèi)燃料電池乘用車與日韓企業(yè)的產(chǎn)品相比，差距都比較明顯。

2.2 氫燃料電池乘用車核心零部件的性能需要進一步提高

氫燃料電池乘用車核心零部件主要包括燃料電池電堆、高壓儲氫瓶等。在乘用車電堆方面，目前國內(nèi)的電堆功率以60-70kw為主，而國外電堆功率已達到100kw以上，韓國現(xiàn)代搭載在NEXO車型的電堆功率已高達120kw;在電堆的體積功率密度、低溫啟動溫度等方面，國內(nèi)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比也存在不小的差距;在催化劑鉑的使用量方面，國內(nèi)的鉑使用量約為國外同等條件下使用量的兩倍以上;在車載高壓儲氫瓶方面，雖然儲氫壓力國內(nèi)也達到了70Mpa，但儲氣瓶的儲氫質(zhì)量密度僅為國外的70%;這些差距反映到整車性能層面，就直接意味著國內(nèi)氫燃料電池乘用車在動力性、經(jīng)濟性、環(huán)境適應(yīng)性以及成本等方面具有較大的劣勢。

2.3 氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈仍不完善

雖然我國氫燃料電池核心零部件的性能與國外產(chǎn)品相比有一定的差距，但真正制約我國氫燃料電池乘用車發(fā)展的是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈仍不完善。氫燃料電池汽車既包括底盤、車身、內(nèi)外飾、電子電器等常規(guī)系統(tǒng)，也包括氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、氫燃料電池、空氣循環(huán)系統(tǒng)等燃料電池汽車專屬的系統(tǒng)。以燃料電池系統(tǒng)為例，其涉及到的產(chǎn)業(yè)鏈包括高壓儲氫瓶、減壓閥、氫氣循環(huán)泵、空氣壓縮機、空氣過濾器、散熱器、膜電極（含質(zhì)子交換膜、催化劑等）、雙極板等，由此可見氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈非常長。其中氫氣循環(huán)泵、空壓機、增濕器、質(zhì)子交換膜等核心部件及核心材料方面，目前主要依靠國外供應(yīng)商提供，國內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的不完整且存在核心環(huán)節(jié)的缺失，讓我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在隱患，也讓我國氫燃料電池乘用車面臨著產(chǎn)能受限、價格居高不下等方面的困境。即使我國加大對相關(guān)方面的投入，從產(chǎn)品研發(fā)到實現(xiàn)工程化應(yīng)用，預(yù)計也需要3-5年以上的時間。

2.4 氫燃料“制、儲、運、加”等環(huán)節(jié)仍不協(xié)調(diào)

除了氫燃料電池零部件的產(chǎn)業(yè)鏈的不完善，氫燃料的“制、儲、運、加”等基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展也至關(guān)重要。在制氫方面，我國目前主要有天然氣裂解制氫、甲醇裂解制氫、電解水制氫、工業(yè)尾氣制氫等方式，成本在每公斤10-30元之間，整體上制氫工藝都比較成熟。在儲氫方面，主要壓縮氫氣、液態(tài)氫氣、固體儲氫等方式，因壓縮氫氣的方式比較簡便、成本較低、充放速度比較快等特點，該方式目前在燃料電池汽車方面獲得了比較廣泛的應(yīng)用。在氫氣運輸方面，主要有液罐、高壓氣罐、管道運輸、固態(tài)罐運輸?shù)确绞剑C合考慮轉(zhuǎn)化利用率、使用環(huán)境及使用成本，目前高壓氣罐儲氫是主流方式。在加氫方面，主要存在的不是技術(shù)問題，而是加氫站數(shù)量少、建設(shè)成本高、使用率低等問題。雖然“制、儲、運、加”等單一環(huán)節(jié)都不存在技術(shù)問題，但四個環(huán)節(jié)之間仍然需要在市場的調(diào)節(jié)下進行資源調(diào)配，進而促進四個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展，從而使與氫燃料相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施逐漸普及，為氫燃料電池乘用車的發(fā)展解決后顧之憂。

以上問題表明，我國氫燃料電池乘用車的發(fā)展仍然處于初級階段，這也表明我國氫燃料電池乘用車的發(fā)展在一定時期內(nèi)仍然需要政策的大力支持。

3 我國氫燃料電池乘用車的發(fā)展建議

3.1 政策引導(dǎo)、政府搭臺、企業(yè)唱戲

根據(jù)前文分析，我國當(dāng)前的氫燃料電池乘用車還存在著一些問題，因此我國氫燃料電池乘用車的發(fā)展還需要多管齊下，共同發(fā)力。建議 “政策引導(dǎo)、政府搭臺、企業(yè)唱戲”的三位一體，聯(lián)合發(fā)力。首先在政策方面，需要出臺針對氫燃料電池乘用車的頂層政策設(shè)計，進一步明確國家戰(zhàn)略方向，完善政策支持體系，并對各地氫燃料電池企業(yè)的發(fā)展情況進行摸底，對氫燃料產(chǎn)業(yè)鏈的缺失環(huán)節(jié)或薄弱環(huán)節(jié)進行預(yù)警，并出臺鼓勵政策。其次，各地政府要因地制宜的利用各自優(yōu)勢，并根據(jù)國家發(fā)布的氫燃料電池企業(yè)的摸底情況，引導(dǎo)和培育當(dāng)?shù)嘏c氫燃料產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的企業(yè)做精做強，避免重復(fù)投資、無效投資。第三，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實際情況，在確保本企業(yè)正常運營的前提下，積極選擇向上突破的技術(shù)路徑，強化本企業(yè)的優(yōu)勢，共同做大做強氫燃料電池汽車行業(yè)。第四，技術(shù)是產(chǎn)品的核心競爭力，要給與氫燃料電池相關(guān)企業(yè)研發(fā)支持。對于氫燃料核心零部件，建議購買時給予增值稅減免政策。

3.2 以整車應(yīng)用為龍頭，促進產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，完善氫燃料體系建設(shè)

氫燃料電池乘用車整個產(chǎn)業(yè)鏈非常龐大而繁雜，但只有整車產(chǎn)品能給消費者帶來最直觀的體驗，因此氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，要以整車應(yīng)用為龍頭。短期內(nèi)要鼓勵整車企業(yè)開展氫燃料電池汽車在公共服務(wù)領(lǐng)域內(nèi)的示范應(yīng)用;中期內(nèi)鼓勵重點城市的私人用車、公共服務(wù)用車進行一定的批量應(yīng)用;在中長期，鼓勵一二線城市及氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施較好的地區(qū)，推廣私人用車、公共服務(wù)用車進行大批量應(yīng)用。

整車企業(yè)應(yīng)加強技術(shù)研發(fā)，縮小整車產(chǎn)品與國外產(chǎn)品的差距。以市場為主導(dǎo)，完善氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈，加大對國產(chǎn)核心零部件的支持力度和搭載力度，以實際行動促進國產(chǎn)核心零部件企業(yè)的發(fā)展，使整車企業(yè)、零部件企業(yè)形成良性互動和良性發(fā)展。加快“制、儲、運、加”的氫燃料供應(yīng)的體系建設(shè)，鼓勵中石油、中石化、充電站等企業(yè)充分利用先發(fā)優(yōu)勢，進軍氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快氫燃料供應(yīng)體系的完善。

3.3 加快示范應(yīng)用推廣，開拓新的發(fā)展模式

為推動氫燃料電池乘用車的快速發(fā)展，建議參考當(dāng)年推廣新能源汽車的“十城千輛”模式，在全國范圍內(nèi)外，選擇一部分經(jīng)濟發(fā)展水平較好、氫燃料汽車的研發(fā)水平比較高、氫產(chǎn)業(yè)鏈的配套程度比較完善、氫燃料資源的獲取比較容易、當(dāng)?shù)匕l(fā)展氫燃料電池汽車的積極性比較高的城市，進行示范應(yīng)用。根據(jù)國家政策，推進“以獎代補”的資金使用新模式，對氫燃料電池汽車、核心零部件等進行技術(shù)攻關(guān)，對氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈、氫燃料供應(yīng)鏈等進行有序補強，對達成預(yù)期目標(biāo)的地方、企業(yè)、人員等給予資金獎勵。同時建議積極開展與具有先進技術(shù)、先進材料、先進工藝、先進產(chǎn)品的國外供應(yīng)商進行合作，加快培育產(chǎn)業(yè)鏈。開展燃料電池產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用，有助于早日形成布局合理、各有側(cè)重、協(xié)同推進的燃料電池汽車發(fā)展新模式。

4 小結(jié)

本文通過對我國氫燃料電池乘用車發(fā)展現(xiàn)狀、整車技術(shù)水平、核心零部件性能、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈以及“制、儲、運、加”等基礎(chǔ)設(shè)施方面的分析，指出了以上各方面存在的一些問題，針對這些問題，提出了要繼續(xù)施行“政策引導(dǎo)、政府搭臺、企業(yè)唱戲”的模式，要以整車應(yīng)用為龍頭，促進產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，完善氫燃料體系建設(shè)。鼓勵有條件的地區(qū)加快示范應(yīng)用推廣，共同促進氫燃料電池乘用車的發(fā)展。

本課題由廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃資助（項目編號：2019B090909001）。

參考文獻：

[1]劉宗巍，史天澤，郝瀚，趙福全.中國燃料電池汽車發(fā)展問題研究[J]汽車技術(shù)，2018（1）：1-9.

[2]鳳凰網(wǎng)汽車. 氫能車MIRAI賣出1萬輛. [EB/OL] [2019-11-06] http：//auto.ifeng.com/quanmeiti/20191106/1344398.shtml

[3]財政部. 關(guān)于完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知. [EB/OL] [2020-04-23] http：//jjs.mof.gov.cn/zhengcefagui/202004/t20200423_3502975.htm

[4]工信部. 《中國制造2025》重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖出爐.[EB/OL] [2015-09-30] http：//www.miit.gov.cn/n973401/n1234620/n1234630/n1234633/c4324030/content.html.