“雙碳”目標下燃料電池汽車產業發展思考

朱 剛

上海新能源科技成果轉化與產業促進中心

0 引言

2020年9月，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取于2060年前實現碳中和［1］。2021年10月，在《生物多樣性公約》第十五次締約方大會領導人峰會上，習近平主席發表主旨講話指出，為推動實現碳達峰、碳中和目標，中國將陸續發布重點領域和行業碳達峰實施方案和一系列支撐保障措施，構建起碳達峰、碳中和“1+N”政策體系［2］。

交通運輸行業是推動綠色發展，實現碳達峰、碳中和的關鍵領域之一。燃料電池汽車被公認為實現氫能在交通領域應用的關鍵突破口。推動燃料電池汽車技術進步和產業發展是實現全球能源結構轉型、生態環境保護、汽車產業升級的重要組成部分，也是引領全球氫能產業發展，實現“雙碳”目標的重中之重。

1 國外燃料電池汽車發展現狀

在全球能源結構轉型和汽車產業升級變革的浪潮下，世界各國紛紛將氫能與燃料電池汽車列入國家戰略重要組成部分。日韓歐美等國家和地區均制定了發展方案、路線圖及相關法案等，相應地出臺了購車補貼、稅費減免、加氫站建設補貼、研發支持等政策，加快燃料電池汽車的商業化推廣。

1.1 日本

日本作為全球積極的氫能與燃料電池汽車發展推動者，于2014 年4 月發布《氫能與燃料電池戰略路線圖》。經過三年的論證和完善，2017 年12月發布了《氫能基本戰略》的內閣決議。2019 年第二次修訂《氫能與燃料電池戰略路線圖》［3］，明確到2030 年，日本致力于全面提升氫氣“制、儲、運、加”一體化供應鏈能力，擴大燃料電池汽車的使用范圍,計劃推廣80 萬輛燃料電池汽車，建成900 座加氫站。

日本已經掌握了燃料電池汽車產業鏈核心技術，東麗公司主導膜電極、碳纖維等關鍵材料的生產，豐田公司推出的燃料電池乘用車MIRAI已完成技術迭代，燃料電池客車、叉車等商用車產品投入市場。截至2022 年底，日本燃料電池汽車保有量為8 350 輛，豐田MIRAI 全球累計銷量達到21 864輛。

1.2 韓國

韓國大力發展氫能和燃料電池汽車技術，處于國際第一梯隊。2019 年，韓國政府發布了《氫能經濟發展路線圖》［4］，旨在將氫能產業作為未來的戰略投資領域，大力發展氫能產業，以引領全球燃料電池汽車和燃料電池市場發展。計劃到2040 年，燃料電池車累計產量達到620 萬輛，其中290 萬輛面向韓國國內市場，330萬輛用于出口，加氫站保有量達到1 200座。

韓國已擁有自主膜電極技術，持續推進碳纖維、高壓容器零部件國產化。韓國的燃料電池汽車發展速度較快，現代公司的燃料電池乘用車NEXO技術處于全球領先水平。商用車方面，現代公司的燃料電池客車已推出第三代產品。截至2022 年底，韓國燃料電池汽車保有量29 369 輛，現代NEXO全球累計銷量達到32 416輛。

1.3 歐盟

歐盟為應對能源和氣候變化的挑戰，實現碳減排目標，2016年發布的《可再生能源指令》明確提出氫能將作為能源系統的重要組成部分，推進氫能和燃料電池在交通方面的應用。2019年發布《歐洲氫能路線圖：歐洲能源轉型的可持續發展路徑》，明確了在燃料電池汽車、氫能發電以及工業制氫等方面的具體目標。歐盟采取了全面發展的策略，到2050年，氫能應用中交通運輸領域占30%，發電、建筑供電供暖、工業能源、工業原料等領域也占有一定的比重。

歐盟通過建立氫燃料電池聯合承諾（FCH JU）計劃［5］，聯合企業、研究機構和大學，開拓了最前沿的氫燃料電池技術，構建了氫燃料電池在交通運輸、航空和固定發電等領域的技術平臺，形成了膜電極、雙極板、催化劑、氣體擴散層等關鍵材料和部件方面完善的產業鏈。作為歐盟國家中較早開展燃料電池汽車研究的國家，截至2022 年底，德國燃料電池汽車保有量2 135輛。

1.4 美國

自1970 年石油危機以來，美國國家能源研究和開發組織就開始了氫能的相關研究。2002年，美國能源部發布《國家氫能發展路線圖》，明確了氫能的發展目標。2014 年，美國頒布了《全面能源戰略》，重新確定了氫能在交通轉型中的引領作用。2020 年，美國燃料電池和氫能源協會發布《美國氫經濟路線圖》［6］，指出到2030 年，實現銷售120 萬輛燃料電池汽車，建成4 300座加氫站。

美國在長期政策指引和國家各級部門的支持下，燃料電池產業已經具備了良好的產業基礎和技術優勢，產業鏈日趨完備。各類技術研發和示范應用項目持續推進中，燃料電池技術在能源、貨運、交通等領域得到了廣泛的示范及驗證。截至2022 年底，美國燃料電池汽車保有量14 979輛。

2 國內燃料電池汽車發展現狀

隨著我國政策的不斷完善及產業發展，燃料電池汽車銷量正實現穩步增長，我國在燃料電池汽車產業中所處的全球位置表現得越來越清晰。但是我國燃料電池汽車產業與全球領先國家依然存在著差距，一方面，我國燃料電池汽車發展以商用車為主，中重型車為重要發展方向，乘用車仍處于小批量生產示范階段，燃料電池乘用車技術和成本與領先國家仍有一定的差距。另外一方面，我國雖然形成燃料電池電堆、系統等關鍵零部件產業生產能力，但在基礎材料方面還依賴進口。盡管產業與技術存在明顯差距，但是通過政府和產業的共同發力，近年來我國燃料電池汽車產業發展取得了長足的進步。

2.1 國家產業政策明晰發展方向

近年來，國家和各地方政府部門積極規劃并推出了多項利好政策，推動行業加速國產化進程。2019 年政府工作報告首次提到氫能發展問題。2020年，氫能納入《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》。同年9月，財政部等五部門印發的《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》中明確了開展燃料電池汽車示范應用和“以獎代補”的方針，爭取通過4年時間，建立氫能和燃料電池汽車產業鏈，關鍵核心技術取得突破，形成布局合理、協同發展的良好局面。2021 年，氫能列入“十四五”規劃綱要，成為六大未來前瞻產業之一（見表1）。

表1 國家關于氫能及燃料電池汽車相關重要政策

2.2 燃料電池汽車示范推廣規模逐步擴大

我國以商用車為主的示范運營，憑借規模市場優勢，積極推動氫能與燃料電池汽車產業發展，目前已形成了五大示范城市群為代表的燃料電池汽車產業發展領跑區域。截至2022 年底，我國燃料電池汽車保有量12 682 輛，其中商用車保有量占總量的98%以上，累計已建成的加氫站超過300 座。

2.3 燃料電池技術穩步提升，自主化速度加快

我國基本建成以整車制造及燃料電池系統為牽引的燃料電池汽車產業鏈體系，在系統、電堆等方面已基本實現了國產化供應。但是總體來說，我國燃料電池電堆及零部件相關企業依然較少，特別是關鍵材料領域，如質子交換膜、氣體擴散層、催化劑等，國內雖有相關企業在持續研發并不斷進步，但是與國際先進水平相比，由于缺乏實車驗證及經驗積累，其產品在工程驗證和批量制造方面與國外還存在一定差距。

3 燃料電池汽車產業發展面臨的問題

我國在緊隨國際氫能與燃料電池汽車發展大潮流的趨勢下，結合自身產業基礎、運行環境等優勢條件，積極開展燃料電池汽車技術攻關，示范應用，并取得階段性的成果。但是對于我國而言，現階段燃料電池汽車的推廣主要面臨的問題是氫能政策體系不健全、燃料電池汽車缺乏實車驗證、氫能成本高昂、加氫基礎設施缺乏、公眾氫能意識不足等。

3.1 氫能和燃料電池汽車政策支持體系不夠健全

國家已出臺的燃料電池相關支持政策主要集中在技術創新與研發支持方面，并以方向性引導為主，對技術創新與研發的支持主要體現在相對宏觀的能源或新能源產業政策中，車用氫能燃料電池汽車產業缺乏獨立、完善的支持政策。

3.2 燃料電池汽車及其國產化核心零部件缺乏實車驗證和經驗積累

隨著燃料電池電堆和動力系統的產品升級，國產化產品將逐步進入市場，由于產品開發周期的限制，多數產品僅完成實驗室和樣車的試驗測試流程，與國外經過長期實車驗證的產品相比，在產品耐久性、可靠性和一致性方面尚有欠缺，導致后續使用維護成本較高。我國燃料電池電堆基本可實現國產化集成，但是質子交換膜、氣體擴散層基本依賴進口。車載儲氫系統以集成為主，供氫管路、傳感器及加氫口等零部件主要依賴進口。

3.3 加氫基礎設施網絡不健全，氫氣售價昂貴

我國仍然面臨加氫站管理法缺位，車用氫能供給體系不健全等問題。由于氫氣在我國屬于?；?，其作為車用能源的屬性尚未明確，加氫站布局和建設受到了一定程度的制約，導致部分城市“有車無氫”的問題較為突出。由于氫氣制、儲、運技術的限制，再加上制氫企業、儲運企業和加氫運營企業合作程度低，是造成目前車用氫氣成本較高的主要原因。

4 對策與建議

綜合國內外氫能與燃料電池汽車發展情況，結合自身條件優勢，提出以下建議：

4.1 加強國家政策頂層設計

建議進一步明確氫能和燃料電池汽車在能源發展中的戰略地位，研究出臺促進燃料電池汽車技術及產業發展的政策措施，明確并系統評估階段發展目標。完善政策扶持體系，加大研發支持力度，促進燃料電池汽車技術進步與產業化發展。穩步實施燃料電池汽車試點示范工程。重點在積極性高、具備氫能和燃料電池汽車產業基礎、有市場需求的區域開展試點示范。著重驗證整車和關鍵零部件的性能，促進整車和關鍵零部件技術升級和產業化，嘗試低成本的制、儲、運氫的新技術，降低燃料電池汽車全生命周期成本，探索燃料電池汽車推廣應用商業模式。

4.2 加速實施技術創新工程

通過科研計劃、專項等方式，加大對燃料電池汽車技術研發和產業化支持力度，突破燃料電池汽車動力系統、電堆的核心關鍵技術、關鍵材料制備工藝，技術水平基本與國際同步。

4.3 加快完善氫能標準法規體系

完善車用氫氣制備、儲運、加注等關鍵環節技術條件及產品認證標準體系。制定適合于車用燃料電池相關的制造、測試和加氫等氫安全技術標準體系。完善加氫基礎設施立項、審批、建設、驗收及投運等環節的管理規范。建立促進氫燃料制、儲、運協調發展的政策機制，明確將氫能作為能源管理。