直面燃料電池汽車普及化困局

本刊記者/黎沖森

目前燃料電池汽車市場普及率偏低，被看作叫好不叫座。要真正做到叫好又叫座，它需要補足短板，才能全面產業化和商業化，最終實現破局。

2021 年1 月，廣汽埃安因稱將推出“續航1000 公里”和快充“8 分鐘內充滿80%”的車型而在業內引發巨大爭議。中國科學院院士歐陽明高在一次公開會議上說：“如果某一位說他的車既能跑一千公里，又能幾分鐘充完電，還特別安全，成本還非常低，那大家不用相信，因為這在目前是不可能同時達到的。”

對此爭議，廣汽集團回應稱：此前透露的“續航1000 公里”和“8 分鐘內充滿80%”并非同一項技術，也并非搭載在同一款車型上。據其公告，石墨烯基超級快充電池具備6C 快充能力，結合600A 高功率快充設備，能在8 分鐘內充滿80%；廣汽集團推進硅負極電池研發，NEDC 續航最高達1000 公里。

事實上，此前蔚來汽車、智己汽車等也宣傳過可以續航1000 公里的新電池技術。比如，蔚來汽車稱，2022 年第四季度將推出使用150 度的固態電池汽車，實現360Wh/kg 超高能量密度，續航里程超過1000 公里。為此，國聯汽車動力電池研究院董事長熊柏青說：“全固態電池距商業化還很遠，現在甚至做個演示都還很困難。10 年內完全攻克全固態難度挺大，反正至少這5 年沒戲了。”

里程焦慮、安全問題、成本高企、配套設施建設等因素制約著新能源汽車的發展。同樣，從整體來看，盡管燃料電池汽車產業未來可期，但目前燃料電池汽車仍處于示范性運行階段，可以說要全面商業化運行尚需時日。2021 年1 月，科技部部長王志剛直言，要加快解決氫成本高和重載燃料電池商用車商業化難等問題。

產銷瓶頸

先看看燃料電池汽車的產銷情況，會發現現實離理想的確還很遠。

據中國汽車工業協會的數據，2020 年，新能源汽車產銷量為136.6 萬輛和136.7 萬輛，同比增長7.5%和10.9%；而國內燃料電池汽車產銷量為1199 輛和1177 輛，同比下降57.5%和56.8%。依此推算，燃料電池汽車產銷量僅占新能源汽車產銷量的

約0.088%和約0.086%。若與2020 年國內汽車產銷量2522.5 萬輛和2531.1 萬輛相比，它更是幾乎可以忽略不計。只能說，其未來成長空間巨大。

目前燃料電池汽車市場尚在起步階段，訂單主要來自政府采購。2020 年，氫燃料電池汽車公開招標項目共計19 個，涉及14 個城市及地區；中標的氫燃料電池汽車數量為878輛，中標總金額達到20.02 億元。

另據新能源汽車國家監測和管理平臺的數據，截至2021 年1 月20 日，該平臺累計接入新能源汽車406.7 萬輛，截至2020 年12 月31 日全國累計接入在運行的氫燃料電池汽車6002 輛，其中接入的氫燃料電池汽車分布在17 個省份，全國累計運行里程達到1.06 億公里。而此前有權威機構預測，2020 年國內氫燃料電池汽車保有量達到1 萬輛。顯然，實際與此差距較大。

據2020 年版《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》提出的發展目標，到2025 年，氫燃料電池汽車保有量有望達到10 萬輛左右，到2035 年將達到100 萬輛左右。若依此推算，“十四五”期間，要達成此目標，氫燃料電池汽車增長要超過16 倍。據公開資料，2016-2019 年，國內氫燃料電池汽車產量從629 輛提升至 2737 輛。顯然，要實現此目標，氫燃料電池汽車產量也得趕上。

目前燃料電池汽車市場尚在起步階段，訂單主要來自政府采購。2020 年，氫燃料電池汽車公開招標項目共計19 個，涉及14 個城市及地區；中標的氫燃料電池汽車數量為878 輛，中標總金額達到20.02 億元。

從招標地域情況來看，2020 年，山東青島、河北張家口以200 輛招標規模并列榜首，廣東佛山以174 輛位居第二，山東濰坊、淄博以100 輛并列第三。而山東省以超400 輛氫能汽車招標項目位居全國前列。因2022 年北京冬奧會，張家口從2018 年開始積極推廣氫燃料電池汽車示范運營項目，到2020 年，投入運行的氫燃料電池公交車總數達到199 輛， 連續三年位列全國第一。

從中標氫燃料電池汽車品牌來看，2020 年，前三名分別為南京金龍、佛山飛馳、吉利商用車，其中南京金龍以200 輛排名第一，佛山飛馳以174 輛位居第二，吉利商用車以144 輛排名第三，其他排名依次為北汽福田、中通客車、宇通客車、亞星客車、廣州開沃等。

從配套燃料電池系統廠商來看，2020年，億華通公司位居第一，從張家口、淄博和馬鞍山三地拿到配套車輛合計314 輛，中標金額87728.2 萬元；海卓科技位居第二，拿到配套車輛200 輛；國鴻重塑位居第三，拿到配套車輛114 輛，中標金額15770.2 萬元；濰柴動力位居第四，拿到配套車輛100 輛（濟南公交數量未知），中標金額31372.4萬元；雄韜系（包含泰極動力）位居第五，拿到配套車輛90 輛，中標金額21613.8 萬元。

從上述數據可以看出燃料電池汽車市場的基本生態，其產銷成為其明顯的發展瓶頸。

成本高企

目前燃料電池汽車處于高成本、高價格的初期發展階段。從2020 年政府采購氫燃料電池汽車的訂單可以計算出，中標單車均價達228 萬元。這比純電動公交車的價格高出一倍。

而《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》對氫燃料電池汽車未來價格提出的目標是：商用車，到2025 年成本低于100萬元，到2030-2035 年成本低于50 萬元；乘用車，到2025 年成本低于30 萬元，到2030-2035 年成本低于20 萬元。顯然，現有氫燃料電池汽車的價格離這個目標距離還比較大。

氫燃料電池汽車價格偏高，背后則是燃料電池成本居高不下。下一步的核心問題是如何實現經濟性，這是今后5-10 年必須努力解決的。歐陽明高認為，按照現在的情況估計，燃料電池未來10 年成本應該降低百分之七八十。“過去10 年鋰離子電池就是這樣發展的，燃料電池滯后了10 年。燃料電池系統成本要從2020 年的5000 元/千瓦下降到2030 年的600 元/千瓦。總體來看，價格下降是完全可以預期的。”

制氫成本也有待降低。歐陽明高說：“可再生能源制氫成本和可再生能源電價密切相關。目前我們在張家口風電制氫電價一毛五分一度，氫的電耗成本一公斤氫約7 元。”若燃料電池成本降下來，則制氫成本也將下降。

而車載儲氫的成本比燃料電池下降相對還要慢些。歐陽明高說，現在國內已經投產塑料內膽碳纖維纏繞的700 大氣壓車載高壓儲氫瓶，因為剛開始生產，目前成本很高，預計到2025 年儲一公斤氫的氫瓶成本3000 元。現在中石化已建立起大型高強度碳纖維工廠來解決其材料成本問題。

電堆作為燃料電池的核心部件，在燃料電池動力系統的成本構成中，其成本占比達67%。其中，催化劑與膜電極成降本關鍵。以質子交換膜燃料電池為例，電堆主要由催化劑+電極、雙極板、隔膜、電堆平衡裝置、膜電極骨架和氣體擴散層構成。而催化劑及電極主要原料為鉑等貴金屬，在電堆成本中占比達49%，在電池動力系統成本中占比達33%。因此，降低鉑等貴金屬催化劑用量和提升質子交換膜性價比，有利于突破燃料電池成本瓶頸。

德勤公司預計，到2029 年，燃料電池系統成本將下降超過50%。德勤公司認為，當前燃料電池系統價格高企是由于高技術門檻和高制造成本導致，而不是由于原材料成本較高導致的。有觀點認為，燃料電池價格較高的原因是使用了鉑金作為催化劑，但實際上鉑金的成本在燃料電池系統總體成本中占比不到1%。

2020 年，電堆廠商打起了價格戰。2020 年10 月，國鴻氫能公司率先將電堆價格降至2000 元以內，推出1999 元/千瓦的鴻芯GI 電堆。1 個月后，氫璞創能公司將新品電堆Nowogen V 價格降至1699 元/千瓦。雄韜股份子公司則將價格降至1199 元/千瓦。

據日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）發布的燃料電池堆棧性能路線路，到2040 年，若年產量50 萬套，則燃料電池堆成本目標值為1000 日元/千瓦（約合人民幣62 元/千瓦），燃料電池系統成本目標值為2000 日元/千瓦（約合人民幣124 元/千瓦）。顯然，其成本與產量規模有關。

億華通公司曾測算，當年產量達10萬臺級時，國產氫燃料電池發動機可下降到1000 元/kW。2019 年，億華通公司的30kW、40kW 和60kW 系列燃料電池發動機系統每套均價為65.69 萬元、78.47 萬元和122.42 萬元。據美國能源部預測，當燃料電池發動機年產量達到50 萬套時，燃料電池電堆及發動機成本可分別下降至19 美元/千瓦和45 美元/千瓦，成本較年產量1000 套時分別下降83.90%、74.86%。

據公開資料，在氫能供應環節，目前國內的成本結構為制氫30%-50%、儲存和運輸35%-55%、加注環節15%左右，因此降低制氫和氫儲運成本也非常重要。在合理的原材料價格和電價前提下，不同的制氫方式生產成本不同，其中煤制氫為10 元/kg，天然氣、石腦油、重油、甲醇制氫為約17 元/kg，工業副產氫回收提純為21 元/kg，電解水制氫30 元/kg。而氫氣出廠價至少是成本價的1.5 倍。再加上儲運和加注等成本，總價格自然會上揚不少。

從每公里總擁有成本角度來看，麥肯錫公司認為，到2023 年左右，氫燃料電池商用車與純電動商用車總擁有成本相當，達到每公里0.25 歐元(1.93 元人民幣)；2030 年前，氫燃料電池商用車與燃油商用車的總擁有成本相當，達到每公里0.2 歐元(1.55 元人民幣)。

《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》提出的目標是，就氫燃料電池汽車的功能要求而言，到2025 年，冷啟動溫度達到-40℃，提高燃料電池功率，整車成本達到混合動力的水平；到2030-2035 年，冷啟動溫度達到-40℃，燃料電池商用車動力性、經濟性及成本需達到燃油車水平。

由于氫燃料電池汽車產業還沒有形成規模經濟效益，所以與傳統汽車和純電動汽車相比，氫燃料電池汽車成本還相對較高。億華通公司董事長張國強認為，隨著氫燃料電池汽車產業化發展，成本將大幅下降。而氫燃料電池汽車高企的成本顯然不利于其市場普及推廣。

兩不“熟”

針對當前氫成本偏高和重載燃料電池商用車商業化難的問題，2021 年1 月，科技部部長王志剛說，一方面要推進大功率長壽命燃料電池系統、高密度車載儲氫與供氫技術攻關，另一方面要強化氫的制-儲-輸-用全鏈條技術研究，帶動氫能供應體系建設，為加氫站等配套設施建設和氫能關聯產業發展打下基礎。

要推動氫燃料電池汽車市場普及化，還需打造出燃料電池汽車的技術體系優勢。《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》指出，到2030-2035 年，實現氫能及燃料電池汽車的大規模應用，要從電堆基礎材料、控制技術和儲氫技術等方面實現技術突破。歐陽明高認為，電解綠氫技術、氫儲運技術、氫安全技術等還需要改進提升。

同濟大學燃料電池汽車技術研究所所長章桐教授說，目前燃料電池汽車之所以在市場上難以普及，原因很簡單，其中兩個關鍵性因素很重要，即需要技術成熟和產業鏈成熟。顯然，目前燃料電池汽車的技術和產業鏈還不是很成熟。

一方面，部分關鍵技術還不成熟。目前燃料電池汽車真正的技術難點是缺乏產品化技術。比如，氫燃料電池的主要原材料質子交換膜、催化劑等關鍵技術還比較薄弱，主要依靠進口。章桐說：“我們不缺實驗室技術，而是缺產品化技術。這需要整個產業界努力去突破。”對燃料電池汽車產業來說，只有整個技術成熟到一定階段，包括其成本、使用壽命、安全性、可靠性、便利性等各因素，才便于燃料電池汽車的普及推廣。

比如，安全性問題。由于氫燃料的復雜性和危險性，氫能應用的重要痛點是安全性，是燃料電池發展無法回避的現實問題。顧客普遍對燃料電池汽車的安全性存在顧慮，這需要氫能技術和燃料電池汽車的整體技術更趨完善。或許只有達到傳統燃油汽車的整體技術狀態時，人們才會逐漸消除對燃料電池汽車的技術焦慮。

相較于純電動汽車，氫燃料電池汽車的安全監測難度更大，監控標準等也有待完善。要降低氫燃料電池汽車的安全風險，需讓氫能全鏈物理貫通和信息全鏈匯聚融合，實現全鏈條安全監管。

安全類事故國內外都時有發生。比如，2019 年5 月，在韓國江原道江陵市，氫燃料儲存罐發生爆炸，造成多人傷亡；6 月，在挪威奧斯陸，氫氣運輸槽罐車尾部因撞受損，罐體破裂并引發火災；2020 年4 月，在美國北卡州朗維尤，發生加氫站爆炸和一家氫燃料電池工廠爆炸事故等。在國內，2019 年12 月，在江蘇鎮江市丹徒區滬蓉高速路段，停靠在應急車道的氫氣運輸槽罐車被追尾，導致罐體破裂并引發火災。

相較于純電動汽車，氫燃料電池汽車的安全監測難度更大，監控標準等也有待完善。要降低氫燃料電池汽車的安全風險，需讓氫能全鏈物理貫通和信息全鏈匯聚融合，實現全鏈條安全監管。因此，企業要進一步加強技術創新，全面提升燃料電池汽車產品的性價比。

另一方面，燃料電池汽車的產業鏈還不成熟。目前氫能源汽車產業鏈還不健全，制氫、儲氫、運氫和用氫等環節還沒有形成完備而高效的體系。目前制氫效率較低，制氫的經濟性問題和環保風險依然存在；在儲氫和運氫過程中，現有基礎設備的氫氣儲存量普遍偏小；在用氫環節，燃料電池汽車技術尚不成熟，發展緩慢。

截至2020 年底，接入新能源汽車國家監測和管理平臺的6002 輛氫燃料電池汽車中，氫燃料電池物流車和公交客車占主導，累計接入量分別為3153 輛和2222 輛，分別占比52.53%和37.02%，而公路客車和通勤客車占比分別為6.00%和4.40%。這就是目前國內氫燃料電池汽車市場車型的基本格局。

比如，目前加氫站數量明顯不足，且加氫站的一些關鍵設備還需要進口，這直接制約氫燃料電池汽車產業的發展。北京建有國內首座車用加氫站，但這個加氫站曾保障140 輛各類型氫燃料電池汽車的運營，每天從早上8 點到晚上9 點滿負荷運行。盡管2016 年后國內加氫站數量在快速增加，但截至2020 年11 月底，國內累計建成的加氫站只有88 座，投入運營的只有80 座。加氫站整體數量還很少，加氫能力普遍不足，沒有形成規模效應，幾乎都處于虧損狀態，無法滿足氫燃料電池汽車產業的發展需求。

顯然，加氫站等配套設施需要不斷完善。2021 年1 月，交通運輸部運輸服務司副司長蔡團結說，要因地制宜，完善加氫站設施布局，堅持充換電基礎設施先行，為推廣氫燃料電池汽車應用營造良好的市場環境。

因此，技術體系和產業鏈不成熟，勢必對氫燃料電池汽車的市場普及造成影響。我們現在正走在這條路上，離真正的普及還有距離。

單腿走路

還有一種現象，目前燃料電池汽車主要在商用車領域應用，在乘用車領域極少。

據新能源汽車國家監測和管理平臺數據，截至2020 年底接入該平臺的6002輛氫燃料電池汽車中，氫燃料電池物流車和公交客車占主導，累計接入量分別為3153 輛和2222 輛，分別占比52.53%和37.02%，而公路客車和通勤客車占比分別為6.00%和4.40%。這就是目前國內氫燃料電池汽車市場車型的基本格局。

業內人士認為，2020 年以前是氫燃料電池汽車的示范導入期，主要車型以公交客車、團體客車和城市物流車為主；2020-2025 年氫燃料電池汽車將進入商業化提升期，適用推廣載重量大和長距離的中重卡、城際旅游客運車、中大型物流車和專用車等車型；2025-2030 年，氫燃料電池汽車將進入快速發展期，在原有車型基礎上，增加推廣乘用車、長途客運車和牽引車等車型，屆時將形成氫燃料電池汽車的全面推廣態勢。

歐陽明高說，2025 年的目標是推廣5-10 萬輛氫燃料電池汽車，2030-2035 年是80-100 萬輛，但都是以商用車為主。從政府招標和訂單情況來看，2020 年下半年開始，燃料電池重卡招標和訂單數陸續增多。2020 年工信部目錄上榜的281 款燃料電池汽車，非客車類商用車上榜75 款，占比26.7%，總質量12T 及以上36 款，占非客車類商用車48%。

一些企業陸續推出了自己的燃料電池商用車。比如，2020 年12 月，蘇州金龍交付上海寶鋼50 輛燃料電池重卡，三一重工發布全球首臺燃料電池攪拌車和三一首臺燃料電池自卸車。此前，中聯重科、徐工機械等推出了燃料電池重卡和工程車等。這意味著，大型工程機械車輛制造商開始全面介入燃料電池汽車領域。目前，國內有超過20 家OEM 廠商推出燃料電池重卡車型，包括各類環衛和工程車輛等車型。

其實，燃料電池汽車在商用車和乘用車方面的發展趨勢一樣，但發展程度不一樣，商用車早于乘用車。章桐認為，其主要原因有兩個：首先，從技術角度來說，商用車的門檻相對比較低。商用車對整個零部件技術的要求和乘用車對技術成熟的要求不在一個水平線上，所以在燃料電池汽車整個產業鏈技術還不太成熟時，更容易應用在商用車上。其次，從國家支持角度來說，現在示范運行的燃料電池商用車集中在公共交通、物流等領域。這樣也便于國家直接管控，補貼政策也更容易到位。

在政策導向、市場需求等多重因素驅動下，燃料電池商用車開始在示范城市群應用。章桐預計，未來兩三年燃料電池商用車將達到相當大的規模。

但清華大學車輛與運載學院李建秋教授提醒說，氫燃料電池技術在商用車尤其重卡上的應用仍面臨兩大挑戰：一是儲氫系統的密度和成本問題，二是燃料電池的耐久性、功率密度和成本問題。

而燃料電池乘用車因技術門檻比較高，現階段應用并不容易，有待技術和市場成熟后逐漸拓展。章桐認為，總體來看，燃料電池乘用車還需要5 年才可能形成一定規模，真正實現小批量上市。

很多人認為，燃料電池汽車叫好不叫座。全國政協副主席、中國科學技術協會主席萬鋼說：“‘叫好不叫座’正是一個發展機遇。要是等它叫座了，可能就沒有你的座了。”總之，燃料電池汽車只有補足短板，才能全面產業化和商業化，最終實現破局。