氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源,是實現交通運輸、工業和建筑等領域大規模深度脫碳的最佳選擇,在“碳達峰、碳中和”上升為國家戰略的大背景下,發展氫燃料電池汽車具有重大意義。我國氫燃料電池汽車發展雖然取得積極進展,但仍面臨配套設施建設困難、部分核心技術有待突破、綜合成本居高不下等問題。下一步應強化頂層設計、適度超前布局、支持自主創新、鼓勵錯位發展、培育新型市場主體,積極推進我國氫燃料電池汽車高質量發展。
一、發展氫燃料電池汽車可助力“雙碳”目標實現
(一)氫能清潔高效應用場景豐富,可助力“雙碳”目標實現
氫能是二次能源,能通過多種方式制取,可通過電化學反應直接轉化成電能和水,不排放污染物,反應產生的水可以再次通過反應制取氫氣,符合循環經濟的要求,是零碳、零污染的高效能源。氫氣的熱值高,約是石油的3倍、煤炭的4.5倍。氫氣熱值高的特點使其在實現能源替代以及交通工具輕量化方面具有重要作用。交通運輸是我國碳排放增長最快的領域,2013—2023年全國交通運輸碳排放平均增速保持在5%以上。隨著我國經濟發展水平的不斷提升,交通運輸需求仍將保持較快增長態勢,未來我國交通碳排放仍面臨上升壓力。發揮氫能在交通能源替代方面的重要作用,可助力交通領域實現深度脫碳。
(二)氫燃料電池汽車有較多比較優勢,我國亟需加快追趕先進國家步伐
與鋰電池電動車比,氫燃料電池汽車擁有續航足、補能快、耐低溫等優勢;與傳統燃油車比,氫燃料電池車又具有節能減排的屬性。全球主要國家均高度重視氫能與氫燃料電池的發展,美國、日本、韓國、德國等國已經將氫能上升到國家能源戰略高度,大力支持氫燃料電池的研發、推進氫燃料電池試點示范以及多領域應用。盡管我國的氫燃料電池汽車研發起步較早,但由于各種原因進展緩慢,還需加快追趕先進國家步伐。
二、我國氫燃料電池汽車發展現狀和存在的主要問題
目前,我國已經初步掌握氫燃料電池及其關鍵零部件的部分核心技術,并具備一定的產業裝備及氫燃料電池整車的生產能力。在北京、上海等5個示范城市群實現了小規模全產業鏈示范運營,在市場拓展、技術研發、產業配套等方面均取得積極進展。從2022年起我國已經成為全球氫燃料電池汽車最大市場,2023年全國氫燃料電池汽車銷量突破7000輛,加氫站累計建成突破400座。但我國氫燃料電池汽車產業總體上處于初期培育階段,仍存在三個方面的問題。
(一)配套設施建設瓶頸依然存在,政策與技術層面均有待突破
加氫站作為發展氫能產業的重要基礎設施,若不能形成一定規模,將很難支撐氫燃料電池汽車大規模應用。目前部分地方對加氫站仍參照危險化學品進行管理,加氫站建設面臨著選址建設和審批驗收缺乏相關標準規范、核心設備依賴進口、建設成本高昂、安全運營監管體系不完善、無法滿足市場化需求等問題。
儲運環節部分關鍵技術仍待突破。在車載儲氫容器方面,碳纖維等關鍵材料的產能和性能仍需提升;在氫氣運輸方面,我國仍以20MPa壓縮氫氣運輸為主,高壓運輸車輛及車載瓶儲氫量不夠,與國外先進水平有較大差距;我國氫氣管道運輸也尚未形成規模。
(二)部分核心材料仍依賴進口,關鍵技術與世界一流水平仍有差距
在氫燃料電池汽車核心部件與材料方面,大部分的關鍵基礎材料、核心零部件尚未在國內開始規模化生產和批量化供應。尤其是電堆的核心材料如催化劑、質子交換膜、空氣擴散層等國內生產規模偏小,基本依賴進口。氫循環泵、增濕器、密封劑在國內基本仍處于產業空白狀態,完全依賴進口。
在已基本實現國產化的裝備方面,如車載儲氫瓶,目前國內示范車輛基本上都還是采用的35MPa的III型瓶,但國際市場歐美日韓基本上都采用的是更加先進的70MPa的IV型瓶,儲氫壓力標準低于國外;燃料電池的電堆額定功率和體積功率密度相比國外還有一定差距。
(三)整車綜合成本依然偏高,相比其他類型汽車不具備明顯優勢
從生產端看,盡管近年來國內氫燃料電池汽車生產成本大幅下降,但仍遠高于燃油車和電動車,氫燃料電池系統的成本分別是動力電池系統的10倍、燃油發動機系統的56倍。從消費端看,氫燃料電池汽車購置價格是同級別燃油汽車的2—5倍,純電動汽車的1.5—2.5倍。從應用端看,氫氣供應不穩定,氫燃料電池乘用車百公里耗氫量約為1kg左右,平均每百公里用氫成本為30—80元左右。而普通電動小汽車每百公里的耗電費用只有16—27元。
三、相關政策建議
(一)強化頂層設計,用好氫能產業發展部際協調機制
目前,我國氫能與氫燃料電池汽車產業不僅需要國家戰略的引導和布局,還需要專門組織機構進行統籌協調。需繼續用好國家發展改革委牽頭的“氫能產業發展部際協調機制”,加快完善國家氫能發展“1+N”政策支撐體系,為地方氫能產業發展提供戰略指向和政策引導,防止產業過熱和產能過剩等風險。明確氫能產業監管體系,優化氫項目規劃、立項、審批等管理流程,改革多頭管理政策體系。推廣油電氣氫綜合能源補給站,探索站內制氫、站內制氫加氫一體化以及換氫站等新模式和新政策,研究制定可再生能源制氫電價優惠激勵政策,推行氫能汽車免高速費等應用環節優惠政策,推動供氫用車成本降低。
(二)堅持因地制宜,鼓勵氫電多元化、錯位發展
在燃料電池汽車示范城市群基礎上,各地可選擇最適合發展的產業環節,結合地域性差異、自身交通產業特點,找準市場切入點,實現差異化特色化的產業發展路徑。如中西部地區可再生能源豐富,是能源供給側,可重點發展制氫和氫的轉化利用;而東部地區作為能源應用端,應著力于高端能源裝備制造、交通、熱電聯供應用等。
堅持先商后乘的發展模式,鼓勵氫燃料電池汽車在商用領域的多元化發展,“宜氫則氫,宜電則電”,實現與純電動車錯位共存、優勢互補的發展新格局。其中,商用客車以長途公交為主,加快在城際、旅游等場景的應用;商用貨車以固定線路、中長途干線、高載重運輸為主,積極加快在重卡、冷鏈、港口、礦山等場景應用;專用車方面,以叉車、渣土運輸車、掃路車等作為推廣應用新方向;乘用車方面,可在北方部分低溫特殊地區開展小規模試驗示范。
(三)支持自主創新,打造自主可控的氫燃料電池供應鏈
以支撐氫燃料電池汽車市場需求為導向,持續加強基礎研究、關鍵技術創新,突破區域限制,建立更加協同高效的創新體系。加快推進高性能、長壽命質子交換膜燃料電池技術創新,支持高效電解水制氫裝備研發,加快高儲氫密度儲運技術和裝備研發應用。鼓勵開展可再生能源制氫綜合能源系統關鍵技術應用、集成設計優化、協同耦合調控的示范試驗,加大制、儲、運、加、用全鏈條安全技術開發與應用,形成大批量生產能力,支撐規模化示范應用。
(四)適度超前布局,完善氫燃料電池汽車配套設施與標準
加氫站是連接氫能利用上下游產業鏈的關鍵基礎設施,適度超前的加氫站建設能減少氫燃料電池車或相關產業由導入期到成長期的時間。相關部門應加快完善氫能基礎設施管理體系,制定全國統一的加氫站建設運營管理規范,建立健全氫能產業安全標準規范,推動氫能基礎設施建設。
加強央企和地方政府合作,積極發展可再生能源制氫,高效利用本地工業副產氫,保障氫氣穩定、經濟、清潔供應。鼓勵根據用車場景,統籌燃料電池汽車、氫氣、加氫站的運營,圍繞氫燃料電池汽車示范運輸路線,在沿線高速公路依托現有加油站、加氣站,建設油氣氫電一體化綜合能源站,提高加氫站盈利能力。
(五)探索商業新模式,培育新型氫能市場主體
拓寬運營主體范圍,鼓勵多元化投資、建設、運營,支持交通運營企業、能源企業、互聯網企業等全程參與氫燃料電池汽車項目的投資建設運營維護等各環節。允許企業在法律法規許可的范圍內,探索氫燃料電池汽車基本服務以外的增值服務,打造新的商業模式。參考國外發展氫能交通的做法,發展氫能貿易,興建氫能碼頭。針對“交通+氫能”經營性融合設施,不斷完善新能源上網價格形成機制,形成更富彈性、靈活響應的能源定價機制,切實增強對投資者的吸引力,加快投資成本回收周期。
(作者單位:國家發展改革委運輸所)