我國氫能燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展概況
（上海重塑能源集團有限公司）
氫能是當前全球能源革命的重要方向，也是各國能源戰(zhàn)略的重要組成。近年來，隨著相關技術加快成熟，日、美、德、法、澳等國相繼發(fā)布國家氫能路線圖或行動計劃，韓國甚至將氫能產業(yè)定為三大戰(zhàn)略投資領域之一，并于2019年1月發(fā)布《氫能經濟路線圖》。氫能經濟開始全面進入產業(yè)化導入期，成為全球經濟新的重要增長點。
中國加大重視氫能和燃料電池汽車產業(yè)的發(fā)展。2019年的《政府工作報告》首次提出“推動充電、加氫等設施建設”。10月，國家能源委員會召開了第四次全體會議，要求加快探索氫能商業(yè)化路徑。2020年4月，國家能源局發(fā)布了關于《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》，氫能首次納入能源定義。
中國多個地方政府將氫能和燃料電池汽車作為當?shù)刂卮髴?zhàn)略。截至2020年一季度，中國10個省份、4個直轄市、30多個地級市先后出臺促進氫能產業(yè)發(fā)展的補貼辦法、規(guī)劃或意見，積極搶抓燃料電池汽車戰(zhàn)略性新興產業(yè)培育和發(fā)展的機遇，以實現(xiàn)跨越式發(fā)展和產業(yè)引領。從幾年前的寥寥數(shù)輛試制、試運行，到多個地方大規(guī)模示范運行，中國氫能及燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展正在邁上一個新臺階。
一、燃料電池汽車推廣進展
2019年全球燃料電池汽車市場發(fā)展趨勢整體向上。據(jù)中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計，2019年全球燃料電池汽車市場總保有量10600輛，較2018年全年總量5523輛增長91.9%。韓國市場增長較快，從2018年銷量700多輛，增長至4194輛，超過美國和日本，位居世界首位。2019年中國燃料電池汽車產銷完成3022輛，較2018年增長86.7%，占全球市場總量28.5%。
從細分市場來看，全球燃料電池汽車發(fā)展方向差異明顯。從國際上看，燃料電池汽車主要發(fā)力在乘用車市場。近兩年，外國也開始推動燃料電池商用車的應用?；谌剂想姵卦谥虚L途載重運輸領域的優(yōu)勢，中重型商用車應用加大。從2019年開始，現(xiàn)代汽車將在未來五年，向H2 Energy公司提供1000臺氫燃料電池重卡，車型包括冷藏車及一般箱體車；美國初創(chuàng)公司尼古拉汽車公司收到800輛燃料電池重卡的租賃訂單，計劃在2020年啟動量產；豐田原計劃在2020年東京奧運會期間推出550輛燃料電池巴士服務觀眾和大會人員，在2022年北京冬奧會上增加至2000輛。
中國則以客車、貨車等商用車型為先導，30多個城市出臺了氫能規(guī)劃及燃料電池汽車示范推廣方案，總量超過了3000輛。同時，中國也成為了全球商用車最大的市場。2019年燃料電池貨車產量呈較快增長，1～12月總產量達到1682輛，較2018年增長85%，占總量的55.7%，反映出燃料電池貨車在中長途、重載領域的優(yōu)勢日益凸顯，隨著城市貨運、冷鏈物流、港口碼頭等應用領域的需求增加，燃料電池貨車前景廣闊。
二、氫能供應體系建設情況
據(jù)國際能源署的報告，2019年，全球制氫年產量突破7000萬噸，中國每年產氫約2500萬噸，占世界氫產量的三分之一，是世界第一產氫大國。其中，煤制氫、工業(yè)副產氫是我國主要的產氫方式，當前中國工業(yè)副產氫主要集中在華東和中部化工大省。
1）制氫：目前，用化工原料大規(guī)模制取氫氣主要以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫；商業(yè)化外供氫制取方式主要有甲醇制氫、天然氣制氫、焦爐煤氣、氯堿尾氣提純、電解水制氫等幾種形式。沼氣制氫開始應用，生物制氫和太陽能光催化分解水制氫等技術仍處于實驗和開發(fā)階段，產收率較差，尚未達到工業(yè)化規(guī)模制氫要求。其中，以煤、天然氣為原料重整是目前最主要的制氫方法，全球占比約95%。中國主要以煤制氫為主，技術路線成熟高效，可大規(guī)模制備，是最經濟的制氫方式（6～10元/千克），年供氫能力在千萬噸級至億噸級。外國以天然氣制氫為主，天然氣原料占制氫成本的比重達70%以上。考慮到中國“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦，天然氣制氫僅適合少數(shù)地區(qū)探索開展。綜合考慮經濟性、技術成熟度、產業(yè)體制機制等因素，按照目前發(fā)展趨勢，中國近期將以工業(yè)副產氫為主，中長期以可再生能源電力制氫為發(fā)展方向。
2）儲運：外國高壓氣態(tài)和低溫液態(tài)儲運已成功應用。中國高壓氣態(tài)儲運已得到廣泛應用。分析氫氣運輸?shù)亩喾N方法發(fā)現(xiàn)，管道運輸和液氫運輸?shù)囊?guī)模效益明顯，而高壓運輸靈活性較強。未來大規(guī)模的氫氣應用場景下，氫氣管道、液氫儲運、高壓儲運等相互支撐與互補，形成多元化的配送使用方式。液態(tài)儲氫具有儲氫密度高等優(yōu)勢，是未來極具競爭力的儲運方式。但接下來很長時間，高壓氣態(tài)和液態(tài)儲氫形式并存。
3）加氫站：根據(jù)H2stations統(tǒng)計，2019年全球加氫站累計432座，相比2018年新增83座，其中，有330座加氫站對外開放，其余的站點則為封閉用戶群提供服務，比如公共汽車或車隊用戶。其中，歐洲加氫站已占到全球的41%，亞洲追趕速度加快，占比與歐洲持平。從國家來看，日本、德國和美國位居前三位，中國排名第四。中國近兩年來，加氫站建設明顯提速，建設加氫站50多座，已經投入運營的有41座，2019年增加20座，有6個省份的加氫站首次投入運營。隨著國家政策的指向及地方的加大投入，我國建設加氫站會提速。預計2020年超過100座，2025年超過300座，2030年超過1000座。
三、技術、模式與產業(yè)化進程
1）技術：日、韓、德氫能和燃料電池技術全球領先，中國近兩年技術進步加快。乘用車方面，中國與外國整車的技術路線不同。外國以“大電堆加小電池的電電混合技術路線”為主，德國與中國以“中等功率電堆加較大電池技術路線”為主，主要體現(xiàn)在燃料電池功率、車輛冷啟動溫度、系統(tǒng)耐久性三個指標。據(jù)統(tǒng)計，外國燃料電池乘用車所搭載的燃料電池電堆功率分布在85～114千瓦之間，中國大多集中在36～55千瓦之間。
車輛冷啟動溫度方面，外國普遍達到-30℃，中國目前為-15～-20℃；車輛耐久性/質保指標上，外國燃料電池乘用車型在16萬公里以上，中國大多為9萬公里，差距較大。
國際上燃料電池商用車技術路線對比與乘用車類似。外國車型所搭載的燃料電池系統(tǒng)功率等級集中在100千瓦以上，中國集中在30～60千瓦；外國車型的冷啟動溫度集中在-30℃，中國集中在-15℃；外國車輛耐久性/質保最高18000小時，中國最高12000小時。
從燃料電池發(fā)動機領域來看，中國車用燃料電池發(fā)動機與外國相比，在輸出功率方面差距明顯。目前，中國功率等級集中在30～60千瓦，外國自2014年開始就基本達到了60千瓦以上；電堆功率密度、最低啟動溫度等方面也有不小的差距。總體而言，部分關鍵技術與國外相比，存在了5～10年的差距，高端產品依賴外國。
2）模式：除政策驅動以外，實現(xiàn)燃料電池汽車規(guī)?；茝V，離不開商業(yè)運營模式的突破。目前，國際上，多通過銷售、租賃、政府采購等多種模式相結合，開拓燃料電池汽車的市場。
中國燃料電池汽車集中應用在公交、物流領域，其中，燃料電池公交車一般由政府集中采購，具有示范效應，佛山、張家口、鄭州、北京、濟南、大同、成都、蘇州、云浮、上海等城市有不同規(guī)模的燃料電池公交車投入運營。燃料電池貨車主要應用于物流領域，適合發(fā)揮燃料電池長續(xù)航的特征，京東物流、申通物流等物流公司近幾年加快了采購運營燃料電池物流車的步伐。電商平臺的青睞催生了更多新能源企業(yè)和汽車企業(yè)在氫能物流上的投入與重視。
3）產業(yè)化：近三年來，中國超過100家企業(yè)加入到該產業(yè)中，技術快速進步，產業(yè)鏈逐漸完善。從整體來看，2019年我國燃料電池系統(tǒng)功率的國產化和批量應用規(guī)模明顯提升，目前，國內還有企業(yè)已開發(fā)出功率在60～100千瓦之間的燃料電池系統(tǒng)樣品。核心部件方面，中國自主開發(fā)的空壓機、DC/DC基本實現(xiàn)量產，逐漸取代進口；增濕器和氫循環(huán)泵批量供應仍依賴國外。以地域分布來看，中國燃料電池系統(tǒng)及核心部件企業(yè)現(xiàn)已形成京津冀、長三角、珠三角產業(yè)集聚區(qū)。其中，京津冀地區(qū)約14家企業(yè)，長三角地區(qū)約40家企業(yè)，珠三角地區(qū)約23家企業(yè)。
中國燃料電池系統(tǒng)的核心企業(yè)包括致力于推動氫能在交通出行領域應用和燃料電池系統(tǒng)產業(yè)化的新型專業(yè)化企業(yè)、傳統(tǒng)汽車與發(fā)動機制造企業(yè)和電氣裝備企業(yè)等，汽車核心配套部件企業(yè)也在2019年開始加大對氫燃料電池的投入，預計未來將有更多領域的企業(yè)和資本以轉型升級、跨界等形式，進入燃料電池系統(tǒng)及核心部件產業(yè)，是車用燃料電池系統(tǒng)自主可控、可持續(xù)發(fā)展的基礎。
四、中國氫能的發(fā)展建議與展望
中國燃料電池汽車進入產業(yè)化導入期，未來3～5年將是產業(yè)培育壯大的重要窗口期。在全球不斷提速、競爭日益加劇的形勢下，建議從國家層面，建立完善燃料電池汽車產業(yè)相關的頂層設計、穩(wěn)定或加強財政支持、制定符合產業(yè)發(fā)展需求的推廣政策、逐步完善相關標準法規(guī)，通過產業(yè)協(xié)同、政策引領、標準規(guī)范助推燃料電池汽車產業(yè)的發(fā)展與壯大。
1.確立氫能發(fā)展頂層設計，建立統(tǒng)籌協(xié)調發(fā)展機制
建議加快研究制定《中國氫能發(fā)展戰(zhàn)略》，確立“以汽車應用為先導、基礎設施為支撐”的發(fā)展路線。建立由中國國務院領導牽頭的工作小組，制定統(tǒng)籌協(xié)調機制，加強對戰(zhàn)略落地和部門協(xié)同的組織領導。分領域制定專項規(guī)劃和政策，進一步明確國家戰(zhàn)略導向，指導各地政府開展具體行動，給予氫能源產業(yè)發(fā)展穩(wěn)定的政策預期。
2.堅持“以穩(wěn)為主”完善燃料電池汽車補貼政策
柴油發(fā)動機的開發(fā)周期是6年以上，生命周期可以持續(xù)幾十年。而中國燃料電池發(fā)動機研發(fā)至少需要2年以上，但生命周期隨著補貼政策的調整可能大大縮短，影響企業(yè)和產業(yè)發(fā)展的連續(xù)性。建議2025年前補貼政策“以穩(wěn)為主、微調退坡”，支持企業(yè)保持研發(fā)強度，加快完善開發(fā)驗證體系，提升全產業(yè)鏈成熟度。待完成2～3代產品迭代升級、形成平臺化開發(fā)能力后，再遵循2年一個周期的研發(fā)規(guī)律，適度加快退坡節(jié)奏，倒逼企業(yè)持續(xù)加強研發(fā)，形成國際競爭力。
3.以公共領域為重點，推動擴大示范應用
目前，普通大眾對氫能不夠了解，還有一些顧慮甚至是懼怕，有“談氫色變”之說。為消除認知差異，進而推動氫能產業(yè)商業(yè)化運行，推動擴大示范應用項目必不可少。燃料電池公交車和物流車技術門檻比較低，且在推廣應用宣傳方面更有優(yōu)勢，是燃料電池車的突破口。
中國自2003年起開始燃料電池汽車示范運行，截至目前已完成了兩期燃料電池示范運行項目，第三期正在進行中。下一步應繼續(xù)擴大示范區(qū)域，引入更加多元化示范車型，開創(chuàng)發(fā)展新的商業(yè)模式。
4.積極扶持技術研發(fā)和自主創(chuàng)新
面對氫能產業(yè)技術不成熟、產業(yè)發(fā)展不經濟等突出問題，中國應統(tǒng)籌規(guī)劃，強化車用氫能技術研發(fā)，加快車用氫能制氫、儲存、運輸、加注及安全方面技術研發(fā)。不斷完善氫能產業(yè)體系，對產業(yè)薄弱環(huán)節(jié)加強政策支持和引導，鼓勵自主創(chuàng)新，加大對企業(yè)氫能研究相關投入的補助，激發(fā)企業(yè)主體作用。
通過技術合作、人才引進、設立產業(yè)基金等多途徑，大力支持燃料電池基礎材料、核心技術和關鍵部件的技術攻關，重點突破膜電極（包括膜、碳紙和催化劑）、氫循環(huán)泵、膜增濕器、空壓機、DC/DC的產業(yè)化，提升核心競爭力，降低成本。
5.健全行業(yè)監(jiān)管體系和標準體系
結合行業(yè)發(fā)展形勢，從國家層面明確行業(yè)主管部門和協(xié)作部門。研究制定整個商用液氫供應鏈的標準和法規(guī)，解決運氫成本偏高問題；規(guī)范加氫站申請批準程序，促進氫能基礎設施建設，規(guī)范加氫站對公眾開放的標準；構建符合中國氫能技術發(fā)展趨勢的氫能技術標準體系，加強對氫能源利用管理規(guī)范技術要求和產品認證等綜合標準研究。
原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2020年4月17日第15期
